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504 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida En este capítulo se explica la fisiología del tracto gastrointestinal (GI) mientras la comida perma-nece en el estómago. Se expone la función gás- trica y su regulación, junto con los cambios en la fun- ción que se producen en las regiones más distales del tracto GI. Las principales funciones del estómago son: actuar como un reservorio temporal para la co- mida e iniciar la digestión de proteínas mediante la secreción de ácidos y del precursor de enzimas pep- sinógeno. Otras funciones se encuentran enumeradas en la tabla 28-1. La comida que penetra en el estómago desde el esó- fago provoca una estimulación mecánica de la pared gástrica mediante la distensión y el estiramiento de los músculos lisos. La comida, principalmente los oligo- péptidos y aminoácidos, también proporcionan una es- timulación química cuando se hallan presentes en la luz gástrica. La regulación de la función gástrica durante la fase gástrica depende de las vías endocrina, paracrina y neural. Estas vías se activan por estímulos mecánicos y químicos, y originan reflejos neurales tanto extrínse- cos como intrínsecos, importantes para la regulación de la función gástrica. Las neuronas aferentes que se dirigen desde el tracto GI al SNC (y a ramificaciones laterales de la médula espinal) a través del nervio vago responden a estos estímulos mecánicos y químicos, y ac- tivan el flujo parasimpático. La vía endocrina incluye la liberación de gastrina, que estimula la secreción ácida gástrica, y la libera- ción de somatostatina, que inhibe la secreción gástri- ca. Las principales vías paracrinas incluyen la libera- ción de histamina, que estimula la secreción ácida gástrica. Las respuestas inducidas por la activación de estas vías incluyen respuestas tanto motoras como se- cretoras; las respuestas secretoras incluyen la secre- ción de H+, pepsinógeno, moco, factor intrínseco, gas- trina, lipasa y bicarbonato. Habitualmente, todas estas secreciones inician la digestión de las proteínas y pro- tegen la mucosa gástrica. Las respuestas motoras (cambios en la actividad del músculo liso) incluyen la inhibición de la motilidad en la parte proximal del es- tómago (relajación receptiva) y la estimulación de la motilidad en la parte distal del estómago, lo que causa peristalsis antral. Estos cambios en la motilidad de- sempeñan un papel importante en el almacenamiento y mezclado de la comida con las secreciones, y tam- bién están implicadas en la regulación del flujo de con- tenidos que salen del estómago. ANATOMÍA FUNCIONAL DEL ESTÓMAGO El estómago se divide en tres regiones anatómicas: el cardias, el cuerpo (también conocido como fundus) y el an- tro (fig. 28-1). No obstante, para explicar la fisiología del estómago es más útil referirse a él como subdividido en dos regiones funcionales: las regiones proximal y distal. La región proximal del estómago (denominada proximal porque es la más cercana a la boca) y la región distal (la más lejana de la boca) tienen diferentes funciones en la respuesta posprandial a la comida, que se explicarán más adelante. El recubrimiento del estómago está compuesto de un epitelio columnar sinuoso que forma las criptas gástri- cas; cada cripta es la apertura de un conducto en el cual terminan una o más glándulas gástricas (fig. 28-2). Las criptas gástricas representan una fracción significativa de la superficie total de la mucosa gástrica. Ésta se di- vide en tres regiones distintas basándose en la estructu- ra de las glándulas. La región glandular del cardias, la menor, está localizada justo por debajo del EEI y, princi- palmente, contiene células secretoras de moco en sus glándulas. El resto de la mucosa gástrica está dividida en las regiones oxíntica o parietal (secretora de ácido) lo- calizada por encima de la curvatura gástrica (equivalen- te a la parte proximal del estómago), y la región glandu- lar pilórica, localizada por debajo de la curvatura (equivalente a la parte distal del estómago). La estructura de una glándula gástrica de la región glan- dular oxíntica se representa en la figura 28-2. Las células epiteliales de la superficie se extienden hasta la apertura del conducto. La apertura de la glándula también se cono- ce como istmo, y está tapizada con células mucosas su- perficiales y unas pocas células parietales. Las células mucosas del cuello se localizan en el estrecho cuello de la glándula. Las células parietales u oxínticas, que segregan HCl y factor intrínseco (implicado en la absorción de la vitamina B12) y las células principales o peptídicas, que segregan pepsinógeno y están localizadas más profunda- mente en la glándula. Las glándulas oxínticas también contienen células enterocromafines, que segregan hista- mina, y células D, que segregan somatostatina. Las células parietales son particularmente numerosas en las glándu- las del fundus, mientras que las células secretoras de moco son más numerosas en las glándulas de la región pilórica (antral). Además, las glándulas de la región pilóri- ca contienen células G, que segregan la hormona gastrina. Las glándulas parietales también pueden dividirse en re- 28-504-515kpen.indd 504 24/2/09 10:29:47 http://booksmedicos.org Capítulo 28 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida 505 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . 28 Región EES* y cardias *EES es parte del esófago Fundus y cuerpo Antro y píloro Secreción luminar Moco y HCO3 H+, factor intrínseco, moco, HCO3 pepsinógenos, lipasa – Moco y HCO3 Motilidad Prevención de reflujo, entrada de comida, regulación del eructo Reservorio, fuerza tónica durante el vaciado Mezclado, triturado, cribado, regulación del vaciamiento – – Apertura de cripta gástrica A Glándula gástrica Nódulo linfático Lámina propia Superficie epitelial Apertura de cripta gástrica Célula foveolar Célula parietal Célula mucosa del cuello Célula principal Tejido conectivo Célula parietal multinucleada Capilares Muscular mucosa Submucosa Muscular externa Peritoneo (serosa) B ● Figura 28-1. Las tres regiones fun- cionales del estómago. Las regiones tienen diferentes secreciones luminales y patrones de actividad muscular indicati- vas de sus características propias como respuesta a la ingesta. ● Figura 28-2. Representación de las estructuras de la mucosa gástrica que muestra una sección de la pared gástrica (A) y detalles de la estructura de las glándulas gástricas y tipos celula- res de la mucosa (B). ● Tabla 28-1. Funciones gástricas Almacenamiento: actúa como reservorio temporal de la comida Secreción de ácido: bactericida, activación del pepsinógeno Secreción del factor intrínseco para absorber vitamina B12 (cobalamina) Secreción de moco y bicarbonato para proteger la mucosa gástrica Secreción de agua como lubricante y suspensión acuosa de nutrientes Actividad motora para la mezcla de secreciones (ácido y pepsina) con la comida Actividad motora coordinada para regular el paso de contenidos al duodeno giones: el cuello (células mucosas y células parietales) y la base (células pépticas y parietales). Las células endo- crinas están distribuidas entre las glándulas. SECRECIÓN GÁSTRICA El fluido segregado en el estómago se denomina jugo gástri- co. El jugo gástrico es una mezcla de la secreción de las células epiteliales de la superficie y de la secreción de las glándulas gástricas. Uno de los componentes más im- portantes del jugo gástrico son los protones, una secreción 28-504-515kpen.indd 505 24/2/09 10:29:53 http://booksmedicos.org 506 Berne y Levy. Fisiología ● Tabla 28-2. Estimulación de las células principales en la respuesta integrada a la ingesta Estímulo Fuente Acetilcolina Neuronas entéricas Gastrina Células G del antro gástrico Histamina Células ECL del cuerpo gástrico Colescistocinina Células I del duodeno Secretita Células S del duodenoque tiene lugar gracias a un muy elevado gradiente de con- centración. Por esto, la secreción de H+ por la mucosa pa- rietal es un proceso que requiere mucha energía. El cito- plasma de las células parietales está densamente ocupado por mitocondrias, y se calcula que éstas ocupan entre el 30 y el 40% del volumen celular. Una de las funciones prin- cipales de los H+ es la conversión del pepsinógeno inactivo (la principal enzima producida por el estómago) en pepsi- na, que inicia la digestión proteica en el estómago. Adicio- nalmente, los iones son importantes para prevenir la inva- sión y colonización del intestino por bacterias y otros patógenos que podrían ingerirse con la comida. El estóma- go también segrega cantidades importantes de bicarbona- to y moco, fundamentales para la protección de la mucosa gástrica contra los componentes luminales ácidos y peptí- dicos. No obstante, en el ser humano sano, la única secre- ción gástrica indispensable es el factor intrínseco necesario para la absorción de vitamina B12 (cobalamina). Las funcio- nes de los otros componentes del jugo gástrico son redun- dantes, por cuanto también son realizadas por las secrecio- nes originadas en las regiones más distales del tracto GI. Composición de las secreciones gástricas Al igual que otras secreciones gástricas, el jugo gástrico está compuesto por constituyentes orgánicos e inorgáni- cos, junto con agua. Entre los componentes principales del jugo gástrico se hallan el HCl, sales, pepsinas, factor intrínseco, moco y bicarbonato. La secreción de todos ellos se incrementa después de la ingesta. Constituyentes inorgánicos del jugo gástrico La composición iónica del jugo gástrico depende de su velocidad de secreción. A mayor velocidad de secreción, mayor concentración de protones. A menor velocidad de secreción, disminuye la concentración de H+ y aumen- ta la concentración de sodio. La concentración de potasio siempre es mayor en el jugo gástrico que en el plasma. En consecuencia, el vómito prolongado puede conducir a una hipopotasemia. A todas las velocidades de secreción, el cloro es el principal anión del jugo gástrico. A altas ve- locidades de secreción, el jugo gástrico permanece como una solución isotónica de HCl. El HCl gástrico convierte los pepsinógenos en pepsinas activas y proporciona el pH ácido adecuado para que las pepsinas sean activas. La velocidad de secreción de H+ gástricos varía conside- rablemente de manera individual. En los seres humanos, las tasas basales (sin estimulación) de H+ gástricos varían clásicamente entre 1 y 5 mEq/h. Durante la estimulación máxima, la producción de HCl aumenta hasta alcanzar ci- fras de 6 a 40 mEq/h. La tasa basal es mayor durante la no- che, y más baja durante la madrugada. El número total de células parietales en el estómago de los individuos sanos varía enormemente, y esta variación es, en parte, responsa- ble del amplio intervalo existente en las tasas de secreción de HCl tanto en condiciones basales como estimuladas. Constituyentes orgánicos del jugo gástrico El principal constituyente del jugo gástrico es el pepsinó- geno, la proenzima inactiva de la pepsina. Las pepsinas, conocidas colectivamente como «pepsinas» constituyen un grupo de proteasas segregadas por las células princi- pales de las glándulas gástricas. Los pepsinógenos están contenidos en gránulos de cimógeno en la región de la membrana de las células principales. Los gránulos de cimógeno liberan su contenido por exocitosis cuando las células principales son estimuladas para la secreción (tabla 28-2). Los pepsinógenos se convierten en pepsinas activas por la rotura de puentes débiles de ácido. Cuanto más bajo es el pH, más rápida es la conversión. La pepsina también puede actuar proteolíticamente sobre pepsinóge- nos para formar más pepsina. Las pepsinas son más acti- vas con un pH igual a 3 y por debajo de 3. Las pepsinas pueden digerir hasta el 20% de las proteínas de una comi- da típica, pero no son necesarias para la digestión, porque su función puede ser reemplazada por las proteasas pan- creáticas. Cuando el pH de la luz duodenal es neutraliza- do, las pepsinas se inactivan por el pH neutro. El factor intrínseco, una glucoproteína segregada por las células parietales del estómago, es necesario para la absorción, en condiciones normales, de la vitamina B12. El factor intrínseco se libera como respuesta al mismo estímulo que proporciona la secreción de HCl por las cé- lulas parietales. La secreción de factor intrínseco es la única función gástrica esencial para la vida humana. Mecanismos celulares de la secreción ácida gástrica Las células parietales tienen una ultraestructura caracterís- tica (fig. 28-3). Los canalículos secretores se constituyen en ramas que discurren a través del citoplasma, y están conec- tados por un conducto común a la superficie luminal de la célula. La superficie de los canalículos secretores está tapi- zada de microvellosidades. El citoplasma de las células pa- rietales no estimuladas constituye numerosos túbulos y vesículas, conocidos como sistema tubulovesicular. Las membranas de las tubulovesículas contienen las proteínas transportadoras responsables de la secreción de H+ y cloro a la luz glandular. Cuando las células parietales son estimu- ladas para segregar HCl (v. fig. 28-3) las membranas tubulo- vesiculares se fusionan con la membrana plasmática del canalículo secretor, y esta fusión masiva de membranas aumenta enormemente el número de canales protón-pota- sio en la membrana plasmática del canalículo secretor. Cuando las células parietales segregan ácido gástrico a la máxima velocidad, los H+ son bombeados contra un gra- diente de concentración de un millón de veces. Así, el pH llega a 7 en el citosol de la célula parietal, mientras que es de 1 en la luz de la glándula gástrica. El mecanismo celular de secreción de H+ por la célula parietal se representa en la figura 28-4. El cloro penetra en la célula a través de la membrana basolateral en intercam- bio con el bicarbonato generado en la célula por la acción de la anhidrasa carbónica, que produce bicarbonato y pro- tones. Los H+ son segregados a través de la membrana lumi- nal por una bomba de H+ y potasio-ATPasa en intercambio de potasio. El cloro entra en la luz a través de un canal ióni- co (un canal ClC-Cloro) que está localizado en la membrana luminal. El aumento intracelular de calcio y AMPc estimula la conducción en la membrana luminal de cloro y potasio. 28-504-515kpen.indd 506 24/2/09 10:29:53 http://booksmedicos.org Capítulo 28 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida 507 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . Pliegues basales Complejo de Golgi Lámina basal Pliegues basales Lámina basal A Canalículo intracelular Complejo de Golgi Mitocondria Mitocondria Membrana tubulovesicular Canalículo intracelular Membrana tubulovesicular Canalículo intracelular B ATP HCO3 Metabolismo Luz de la glándula Na+ ATP Cl − Cl− Cl− K+ K+ K+ − CO2 H2CO3 H+ + H+ ● Figura 28-3. Ultraestructura de la célula parietal. A, una célula parietal en descanso; se observa el aparato tubulovesicular del citoplasma y los canalículos intracelulares. B, una célula parietal activada que segrega ácido. Las tubulovesículas se han fusionado con las membranas de los canalículos intracelulares, que ahora están abiertos a la luz glandular y recubiertos por abundantes vellosidades largas. ● Figura 28-4. Mecanismo de secreción de H+ y Cl– en una célula parietal activada de la mucosa gástrica. El aumento de potasio hace que se incremente la conducti- lidad y se hiperpolarice el potencial de la membrana lumi- nal, que aumenta su capacidad para expulsar cloro a través de la membrana luminal. Los canales del potasio de la membrana basolateral también median en la salida de po- tasio, que es acumulado en la célula parietal a través de la actividad de la protón-potasio-ATPasa.Además, la presen- cia de calcio y de AMPc estimula la actividad de los canales del cloro en la membrana luminal y la fusión de las tubulo- vesículas citosólicas que contienen la protón-potasio- ATPasa con la membrana de los canalículos secretores (v. figs. 28-3 y 28-4). La secreción de células parietales de H+ también se acompaña del transporte de bicarbonato al flu- jo sanguíneo para mantener el pH intracelular. Secreción de bicarbonato La superficie de las células epiteliales segrega un líqui- do acuoso que contiene sodio y cloro en una concentra- ción similar a la plasmática, pero con mayores concen- traciones de potasio y bicarbonato. El bicarbonato es atrapado por el moco viscoso que recubre la superficie del estómago; así, el moco segregado por la mucosa que tapiza el estómago se convierte en una capa pega- josa y alcalina. Cuando se produce la ingesta, principal- mente aumentan las tasas de secreción tanto de moco como de bicarbonato. Secreción de moco Las secreciones que contienen mucina son viscosas y pegajosas, y se conocen colectivamente como moco. Las mucinas son segregadas por células mucosas del cuello localizadas en los cuellos de las glándulas gástri- cas y por la superficie epitelial de las células gástricas. El moco se almacena en grandes gránulos del citoplasma apical de las células mucosas del cuello y de las células epiteliales de la superficie, y se libera por exocitosis. 28-504-515kpen.indd 507 24/2/09 10:29:57 http://booksmedicos.org 508 Berne y Levy. Fisiología GEL DE MOCO Polímero de glucoproteína sin degradar (alta viscosidad) LUZ Subunidades de glucoproteína degradada (baja viscosidad) PEPSINA Proteína del núcleo: protegida de la proteólisis por cadenas de carbohidrato Vaina de cadenas de carbohidrato, 15 azúcares por cadena Parte glicosilada del núcleo peptídico (resistente a proteólisis) Parte no glicosilada del núcleo peptídico con puentes disulfuro uniendo las subunidades (punto de proteólisis) ● Figura 28-5. Representación esque- mática de la estructura de las mucinas gás- tricas antes y después de ser hidrolizadas por la pepsina. Las mucinas intactas son tetrámeros de cuatro monómeros similares, de 500.000 Da. Cada monómero está am- pliamente cubierto por cadenas laterales de hidratos de carbono que lo protegen de la degradación. La porción central del tetrá- mero de mucina, cerca del puente disulfuro, es más susceptible de sufrir digestión pro- teolítica. Las cadenas de pepsina se dividen cerca del centro de los tetrámeros para libe- rar fragmentos del tamaño aproximado de un monómero. Las mucinas gástricas están compuestas en un 80% por hidratos de carbono y están constituidas por cuatro monó- meros similares de, aproximadamente, 500 kDa cada uno, que están unidos juntos por puentes disulfato (fig. 28-5). Estas mucinas tetraméricas forman un gel pegajoso que se adhiere a la superficie del estómago. No obstante, este gel está sujeto a la proteólisis de las pepsinas que rompen los puentes disulfato cerca del centro de los tetrámeros. La proteólisis libera fragmentos que no forman geles y que di- suelven la capa protectora de moco. El mantenimiento de la capa protectora de moco requiere de la síntesis continua de nuevas mucinas tetraméricas para reemplazar las muci- nas que han sido rotas por las pepsinas. El moco se segrega a una velocidad significativa en el estómago en reposo. La secreción de moco está estimulada por algunos de los mismos estímulos que promueven la se- creción de ácido y pepsinógeno, especialmente la libera- ción de acetilcolina de las terminaciones nerviosas para- simpáticas cerca de la glándulas gástricas. Si la mucosa gástrica se deforma de forma mecánica, los reflejos neura- les se desencadenan para aumentar la secreción de moco. Regulación de la secreción gástrica La inervación parasimpática a través del nervio vago es el principal estimulante de la secreción gástrica de pro- tones. Las fibras eferentes extrínsecas terminan en neu- ronas intrínsecas que inervan las células parietales, cé- lulas que segregan el mediador paracrino histamina (sistema enterocromafín) y células endocrinas que se- gregan gastrina. Además, la estimulación vagal también desencadena la secreción de pepsinógeno, moco, bicar- bonato y factor intrínseco. La estimulación del sistema nervioso parasimpático también se produce durante la fase cefálica y la fase oral. No obstante, la fase gástrica proporciona la mayor estimulación de secreción gástri- ca en el período posprandial (fig. 28-6). La estimulación de la secreción ácida gástrica es un excelente ejemplo de la respuesta en cascada que utili- zan las vías endocrina, paracrina y neural. La activación de neuronas intrínsecas por la actividad vagal eferente desencadena la liberación de acetilcolina de los nervios terminales que, a su vez, activa células en el epitelio gás- trico. Las células parietales expresan receptores musca- rínicos, y se activan para segregar como respuesta a la actividad neural eferente vagal. Además, la activación parasimpática a través de la liberación de péptido libera- dor de gastrina de las neuronas intrínsecas libera gastri- na de las células G localizadas en las glándulas gástricas del antro gástrico (v. fig. 28-6). La gastrina pasa al flujo sanguíneo y, a través de mecanismos endocrinos, esti- mula posteriormente las células parietales para segregar protones. Las células parietales expresan receptores de colecistocinina de tipo II (CCK2) para gastrina. La hista- mina también se segrega como respuesta a la estimula- ción vagal nerviosa, y las células enterocromafines tam- bién expresan receptores muscarínicos y para la gastrina. Así, la actividad eferente vagal y a la gastrina inducen la liberación de histamina, que potencia el efecto tanto de la gastrina como de la acetilcolina en la célula parietal. De esta manera, la activación del flujo parasimpático (va- gal) al estómago es muy eficiente al estimular las células parietales para segregar ácido (fig. 28-7). En la fase gástrica, la presencia de comida en el estóma- go se detecta y activa los reflejos vagovagales para esti- mular la secreción. La comida en el estómago origina la distensión y el estiramiento, que son detectados por las terminaciones nerviosas aferentes (sensitivas) de la pa- red gástrica. Éstas son las terminaciones periféricas de los nervios vagales aferentes que transmiten información a la médula y conducen la actividad a las fibras vagales eferentes mediante un reflejo vagovagal (v. fig. 28-6). Ade- más, la digestión de proteínas aumenta la concentración de oligopéptidos y aminoácidos libres en la luz, que son detectados por quimiosensores de la mucosa gástrica. Los oligopéptidos y aminoácidos también estimulan la ac- tividad vagal aferente. La naturaleza exacta de estos qui- miosensores no está clara, pero podría implicar células endocrinas que liberan su contenido para activar las ter- minaciones nerviosas. Este punto se tratará ampliamente en el capítulo 29. Hay también una importante retroalimentación ne- gativa en la que la presencia de ácido en la parte distal del estómago (antro) induce una retroalimentación para inhibir la célula parietal de forma que la secre- 28-504-515kpen.indd 508 24/2/09 10:29:59 http://booksmedicos.org Capítulo 28 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida 509 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . LA LIBERACIÓN DE GASTRINA MEDIADA POR LOS REFLEJOS VAGOVAGAL Y ENDOCRINO ESTIMULA LA SECRECIÓN ÁCIDA Y PEPTÍDICA DURANTE LA FASE GÁSTRICA ↑ H+ ↑ Pepsinógeno Endocrino (gastrina) Oligopéptidos Proteína Pepsina Pepsina pH 2,0 Pepsinógeno ↑ H+ ↑ Pepsinógeno ↑ Gastrina • Las vías neurales intrínsecas también se activan por la distensión Distensión Complejo vago dorsal Neural (vagovagal) Célula G Célula ECL Célula parietal Circulación Neurona Neurona GRP A A H GGG G G H HCl ACETILCOLINA, GASTRINAE HISTAMINA ESTIMULAN LA CÉLULA PARIETAL Circulación Célula G – + Célula D EL ÁCIDO EN EL ANTRO ESTIMULA LA LIBERACIÓN DE SOMATOSTATINA PARA INHIBIR LA SECRECIÓN DE GASTRINA ESTIMULADA POR LA COMIDA Luz del antro GastrinaSomatostatina H+ ● Figura 28-6. La regula- ción neural de la secreción áci- da gástrica en la fase gástrica de la ingesta está mediada por el nervio vago. La estimulación que se produce en las fases ce- fálica y oral, antes de que la comida alcance el estómago, da lugar a la estimulación de las células parietales para la secre- ción de ácido y de las principa- les para la de pepsinógeno. De esta manera, cuando la comida alcanza el estómago, se inica la digestión de proteínas, gene- rándose proteínas hidrolizadas que, posteriormente, estimulan la secreción de gastrina en la mucosa del antro gástrico. Ade- más, la distensión gástrica ac- tiva un reflejo vagovagal que posteriormente estimula la se- creción gástrica de ácido y pep- sinógeno. ● Figura 28-7. La célula parietal está regulada por vías neurales, hormonales y paracrinas. La activación del flujo vagal preganglionar parasimpático actúa de tres maneras para estimu- lar la secreción ácida gástrica. Hay una inervación y activación neural directa de la célula parietal por la liberación de acetilcolina en las neuronas entéricas, que actúa en las células parietales a través de receptores muscarínicos. Además, la activación neural de las células ECL estimula la liberación de histamina, que actúa por una vía paracrina para estimular la célula parietal. Finalmente, las células G localizadas en las glándulas gástricas del antro gás- trico se activan por la liberación de péptido liberador de gastrina de las neuronas entéricas. De ese modo, la gastrina actúa por una vía humoral para estimular la célula parietal. ● Figura 28-8. Regulación mediante retroalimentación de la secreción ácida gástrica por la liberación de somatostatina y su acción sobre las células G del antro gástrico. Las células endocri- nas de la mucosa del antro gástrico detectan la presencia de ácido y segregan somatostatina. Así, actúan sobre receptores específicos de las células G para inhibir la liberación de gastrina y de este modo la secreción ácida gástrica. ción de H+ estimulada por la comida no se quede sin control. Cuando la concentración de H+ en la luz alcan- za cierto nivel (por debajo de pH 3), la somatostatina se libera desde las células endocrinas de la mucosa an- tral. La somatostatina tiene una acción paracrina so- bre las vecinas células G para disminuir la liberación de gastrina y, de esa manera, reducir la secreción ácida gástrica (fig. 28-8). Los receptores de la membrana celular parietal para acetilcolina, gastrina e histamina, así como los segundos mensajeros intracelulares por los que estos secretago- gos actúan, se describen en la figura 28-9. La histamina es el principal agonista de la secreción de protones, mientras que la gastrina y la acetilcolina son agonistas mucho más débiles. No obstante, histamina, acetilcolina y gastrina potencian mutuamente sus acciones sobre la célula parietal. Los antagonistas de los receptores de histamina H2, como la cimetidina, bloquean la secreción ácida estimulada por los secretagogos. Así, la mayor par- te de la respuesta a la gastrina procede de la liberación de histamina estimulada por la gastrina. La gastrina tam- bién tiene importantes efectos tróficos, como la eleva- ción de los niveles de gastrina que implica un aumento en el tamaño y número de las células enterocromafi- 28-504-515kpen.indd 509 24/2/09 13:31:56 http://booksmedicos.org 510 Berne y Levy. Fisiología Célula G SangreLámina propia Luz Célula ECL Célula principal Célula parietal AchAchAch GRP LA ACTIVACIÓN VAGAL ESTIMULA MÚLTIPLES RESPUESTAS CELULARES A TRAVÉS DE NEUROTRANSMISORES Sistema nervioso entérico Pepsinógeno HCl Histamina Gastrina Flujo vagal eferenteFlujo vagal eferente + + + + + Histamina Gastrina Ácido hidroclórico ACh ATP PIP2 PKC IP3 + DAG cAMP Ca++ Somatostatina Prostaglandinas Mantenimiento de la función de la célula Proteinasa(s) dependientes de AMPc EGF TGF-α Gi Ac Gs Ca++ PLCPGE2 H2 CCK-B M3 ● Figura 28-9. Estimulación pa- rasimpática vagal de las secreciones ácidas a través de neuronas entéricas. Las neuronas vagales preganglionares inervan los plexos mientérico y submu- coso; las terminaciones de las neuronas vagales preganglionares inervan mu- chas neuronas entéricas y consiguen así cambios en la función, como se describe en la figura 28-7. ● Figura 28-10. Mecanismo de transducción de señales que muestra el mecanismo de acción de los agonistas (secretagogos) y antagonistas que regu- lan la secreción de las células parietales. La acetilcolina se une a receptores mus- carínicos M3. La histamina actúa a través del receptor H2. La gastrina se une al re- ceptor de colecistoquinina tipo 2 (CCK2). La activación de receptores M2 y CCK2 condiciona la apertura de canales del cal- cio y su liberación de los depósitos intra- celulares, consiguiendo un aumento en la concentración citosólica de calcio. La ac- tivación de los receptores H2 activa la ade- nilciclasa para aumentar los niveles intra- celulares de AMpc. Ac: adenilciclasa; Ach: acetilcolina; CCK: colecistoquinina; DAG: diacilglicerol; EGF: factor epidérmico de crecimiento; Ip3: inositol trifosfato; pGE2: prostaglandina E2; pIp2: fosfatidil inositol 4,5-difosfato; pKC: proteincinasa C; pLC: proteinlipasa C; TGF-α: factor de creci- miento y transformación α. nes. La unión de la histamina a los receptores H2 en la membrana plasmática de las células parietales activa una adenilciclasa y eleva la concentración citosólica de AMPc. Este proceso estimula la secreción de H2 activan- do canales basolaterales de potasio y canales apicales de cloro, y aumentando el número de moléculas de pro- tón-potasio-ATPasa que se insertarán en la membrana apical plasmática (v. fig. 28-4). La acetilcolina se une al receptor muscarínico M3 y abre canales del calcio en la membrana apical de la célula. La acetilcolina también eleva la concentración intracelular de calcio estimulan- do la liberación de calcio de los depósitos intracelulares que, a su vez, facilita la secreción de H2 activando cana- les basolaterales de potasio y aumentando las moléculas de protón-potasio-ATPasa y los canales del cloro que se- rán insertados en la membrana apical de la célula. La gastrina estimula la secreción ácida uniéndose a recep- tores CCK-B (fig. 28-10). 28-504-515kpen.indd 510 24/2/09 10:30:06 http://booksmedicos.org Capítulo 28 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida 511 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . HCO3 pH ~ 2 en jugo gástrico pH ~ 7 en superficie celular Capa de moco Vesícula de moco Células del epitelio gástrico −HCO3 − ● Figura 28-11. La superficie del estómago se encuentra prote- gida por la barrera mucosa gástri- ca. El tamponamiento de las secre- ciones ricas en bicarbonato y la restricción a la mezcla por convec- ción debida a la alta viscosidad de la capa de moco permiten que el pH de la superficie celular se man- tenga próximo a 7, mientras que el pH del jugo gástrico intraluminal se halla entre 1 y 2. DIGESTIÓN EN EL ESTÓMAGO La digestión de algunos nutrientes se produce en el estómago. No obstante, esto no es necesario para la digestión completa de la comida, porque la digestión intestinal es suficiente por sí sola. Parte de la diges- tión mediada por amilasas de los hidratos de carbono tiene lugar en el estómago. La amilasa es sensible al pH, y se inactiva con un pH bajo; de cualquier forma, parte de la amilasa es activa incluso en el ambiente ácido gástrico del estómago por la protección que le proporciona el sustrato. Así, cuando el hidrato de car- bono ocupa el lugar activo en la amilasa, protege a la enzima de la degradación. La digestiónde los lípidos también empieza en el estó- mago. Los patrones de mezclado de la motilidad gástrica proporcionan la formación de una emulsión de lípidos y lipasa gástrica, que expulsa a la superficie de la emul- sión gotas lipídicas y genera ácidos grasos libres y mo- noglicéridos de los triglicéridos de la dieta. No obstante, el alcance de la hidrólisis de triglicéridos es, aproxima- damente, del 10%, y esta hidrólisis no es esencial para una digestión y absorción normal de los lípidos de la die- ta. Además, como se explicará en el siguiente capítulo, estos productos de la lipólisis no son útiles para la ab- sorción en el estómago debido a su bajo pH. Defensa y protección de la mucosa gástrica El moco y el bicarbonato protegen la superficie del es- tómago de los efectos de H+ y pepsinas. El gel protec- tor de moco que se forma en la superficie luminal del estómago, así como la secreción alcalina englobada en él constituyen la barrera mucosa gástrica que previe- ne a la mucosa de ser lesionada por el contenido gás- trico (fig. 28-11). La capa de gel mucoso, de un grosor aproximado de 2 mm, separa de forma efectiva las se- creciones ricas en bicarbonato de la superficie epite- lial de los contenidos de H+ de la luz gástrica. El moco permite que el pH de las células epiteliales se manten- ga casi neutro a pesar del pH luminal que se halla alre- dedor de 2. El moco también enlentece la difusión de ácido y pepsina a la superficie de la célula epitelial. La protección del epitelio gástrico depende tanto del moco como de la secreción de bicarbonato. MOTILIDAD GASTROINTESTINAL Para entender la motilidad gastrointestinal es necesario repasar algunas propiedades de las funciones del múscu- lo liso. El movimiento de la pared intestinal controla el flujo de los contenidos luminales a lo largo de toda su longitud. Los principales patrones de motilidad son el mezclado (segmentación) y la propulsión (peristalsis). Además, la actividad de músculo liso en el estómago y el colon implica una función de almacenamiento. Anatomía funcional del músculo liso gastrointestinal El músculo liso del tracto gastrointestinal es similar en su estructura a otros músculos lisos presentes en el organismo. Las células fusiformes están empaquetadas juntas, en paquetes rodeados de una capa de tejido con- juntivo. Las uniones GAP unen de manera funcional las células de músculo liso de modo que la contracción de los paquetes se produzca de forma sincronizada. Las cé- lulas intersticiales de Cajal son un grupo especializado de células de la pared intestinal implicadas en la transmi- sión de información de las neuronas entéricas a las célu- las de músculo liso (fig. 28-12). También se supone que 28-504-515kpen.indd 511 24/2/09 10:30:08 http://booksmedicos.org 512 Berne y Levy. Fisiología Mecanismo de onda lenta Las ondas lentas se generan en células intersticiales de Cajal LAS CÉLULAS INTERSTICIALES DE CAJAL SON EL MARCAPASOS DEL SISTEMA GI Red de células intersticiales Leiomiocitos La onda lenta se dirige a los leiomiocitos Corriente de Ca++ tipo L y mecanismo de potencial de acción MECANISMO DE EXCITACIÓN-CONTRACCIÓN EN EL TRACTO GI En reposo Estimulado Inhibido Potencial de membrana Tono muscular Potencial de membrana Tono muscular Potencial de membrana Tono muscular AplicAción clínicA En ocasiones, la barrera mucosa gástrica puede fallar. Las roturas superficiales de la cobertura gastrointestinal que no afectan a la submucosa se denominan erosiones. Ge- neralmente, se curan sin tratamiento. En contraste, las roturas de la cobertura gástrica que afectan a la capa muscular y capas más profundas se conocen como úlce- ras. Las erosiones y úlceras gástricas y duodenales se pro- ducen como resultado de un desequilibrio entre los meca- nismos protectores de la mucosa y factores agresivos que puedan romperla. Un estómago y duodeno sanos tienen una amplia protección natural contra los efectos destruc- tores de los protones. Hay factores que magnifican el efecto destructor de los H+ en el estómago y el duodeno, o que actúan independientemente de los H+, como la pepsina, la bilis, la bacteria Helycobacter pylori y ciertos fármacos conocidos como antiinflamatorios no esteroi- deos. Además, la enfermedad ulcerosa está convirtiéndo- se en más frecuente con el envejecimiento de la población y su mayor necesidad de AINE por problemas no digesti- vos, como la artritis. El alcohol, el tabaco y la cafeína tam- bién son factores de riesgo para las úlceras. Los agentes infecciosos también pueden causar gastritis (inflamación del epitelio gástrico). H. pylori es una bacteria espiral que, en la actualidad, es ampliamente reconocida como un factor que puede causar gastritis, formación de úlceras y, en los seres humanos, carcinoma gástrico. H. pylori se halla en el estómago porque segrega una enzima, la urea- sa, que convierte la urea en NH3, que se utiliza para tam- ponar los H+ formando NH4+. Un tratamiento enérgico con antibióticos, a veces, en combinación con un inhibi- dor de la bomba de protones, puede eliminar la infección, tras lo cual mejoran los síntomas de gastritis y úlcera. ● Figura 28-12. Representación esquemática de la red de células intersticiales de Cajal en la pared muscular lisa del tracto GI. ● Figura 28-13. Mecanismo de excitación en el músculo liso GI. Las ondas lentas inician la contracción del músculo liso cuando alcanzan un umbral de amplitud. La amplitud de las ondas lentas está alterada por la liberación de neuro- transmisores desde las neuronas entéricas. las células de Cajal funcionan como un «marcapasos», con capacidad para generar un ritmo basal eléctrico o la activación de ondas lentas, que es una característica úni- ca del músculo gastrointestinal. Electrofisiología del músculo liso gastrointestinal El potencial de reposo de la membrana del músculo liso GI varía de forma característica con el tiempo, lo que se conoce como ritmo básico eléctrico u ondas lentas. La frecuencia de las ondas lentas es de 3 a 5 por minuto en el estómago, y de alrededor de 12 a 20 por minuto en el intestino delgado; disminuye a 6 a 8 por minuto en el co- lon. La frecuencia de ondas lentas es establecida por 28-504-515kpen.indd 512 24/2/09 10:30:10 http://booksmedicos.org Capítulo 28 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida 513 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . ● Tabla 28-3. El estómago altera las características físicas y químicas de la comida Entrada Salida Bolo Emulsión, suspensión (partículas < 2 mm) Triglicéridos Triglicéridos y pequeñas cantidades de monoglicéridos y ácidos grasos libres Proteínas Proteínas y pequeñas cantidades de péptidos y aminoácidos Almidón Almidón y oligosacáridos Agua, iones Grandes cantidades de agua e iones, bajo pH una región de marcapasos en las distintas regiones del tracto GI (fig. 28-13). Las ondas lentas de cada región particular del tracto GI llegan a su máxima frecuencia cuando son estimuladas por sus músculos adyacentes a través de las uniones GAP. Las ondas lentas, supuesta- mente, están generadas por las células intersticiales de Cajal. Estas células se localizan en una fina capa entre las células longitudinal y circular de la muscular externa y en otros lugares de la pared del tracto GI. Las células intersticiales tienen propiedades tanto de fibroblasto como de leiomiocito. Sus largos procesos forman uniones GAP con las capas tanto circular como longitudinal de músculo liso; las uniones GAP permi- ten que las ondas lentas sean conducidas rápidamente a ambas capas musculares. Dado que las uniones GAP unen eléctrica y químicamente las células de músculo liso de ambas capas, las ondas lentas se distribuyen a través del músculo liso de cada segmento del tracto GI de forma simétrica. La amplitud y, en menor media, la frecuencia de las ondas lentas puede ser modulada por la actividad ner- viosa extrínsecae intrínseca, y por hormonas y sustan- cias paracrinas. Si la despolarización de la onda lenta excede cierto umbral, puede desencadenarse una cade- na de potenciales durante el pico de la onda lenta. Los potenciales de acción del músculo liso gastrointestinal son más prolongados (de 10 a 20 ms) que los presentes en el músculo esquelético, y no tienen umbral. El desen- cadenante de los potenciales de acción es el flujo de iones a través de los canales que conducen tanto el cal- cio como el sodio y que son relativamente lentos al abrirse. El calcio que penetra en la célula con el poten- cial de acción ayuda a iniciar la contracción. La exten- sión de la despolarización celular y la frecuencia de los potenciales de acción están aumentados por algunas hormonas y agonistas paracrinos, y por neurotransmi- sores de las terminaciones nerviosas excitadoras enté- ricas (p. ej., acetilcolina y sustancia P). Las hormonas inhibidoras y sustancias neuroefectoras (p. ej., péptido intestinal vasoactivo y óxido nítrico) hiperpolarizan los leiomiocitos y pueden disminuir o abolir las espigas de los potenciales de acción. Las ondas lentas que no van seguidas de potencia- les de acción provocan poca o ninguna contracción del músculo liso, mientras que la presencia de poten- ciales de acción desencadena contracciones mucho mayores. Cuanto mayor es el número de potenciales de acción en el pico de una onda lenta, más intensa es la contracción del músculo liso. Debido a que el músculo liso se contrae relativamente despacio (10 ve- ces más despacio que el músculo esquelético), las con- tracciones individuales causadas por cada potencial de acción no generan movimientos individuales, sino que su suma temporal origina un aumento suave y paulatino de la tensión. Entre las series de potenciales de acción, la tensión desarrollada por el músculo liso GI se reduce, pero no desaparece. Este descanso o línea base de tensión del músculo liso se conoce como tono. El tono del músculo liso GI se altera por neuroefectores, hormonas, sustan- cias paracrinas y medicamentos, y es importante en los esfínteres y en las regiones en las que el almacena- miento de contenido es importante, como en el estó- mago y el colon. Patrones especializados de motilidad La peristaltis se compone de una serie cíclica de con- tracciones que impulsan el alimento a lo largo del trac- to GI. Implica contracción y relajación de ambas capas musculares, mediada de forma neural. La peristalsis tie- ne lugar en faringe, esófago, antro gástrico, intestino delgado y colon. Las contracciones segmentarias dan lugar a estre- chas áreas de contracción entre segmentos más am- plios de músculo relajado. Estos movimientos permiten la mezcla de los contenidos luminales con las secrecio- nes del tracto GI, y aumentan la exposición a la superfi- cie mucosa en la que tiene lugar la absorción. La seg- mentación se produce principalmente en los intestinos delgado y grueso. También existen patrones patológicos de motilidad. Durante el espasmo, la actividad contráctil máxima está presente continuamente y sin regulación. En el íleo, la actividad contráctil está marcadamente dismi- nuida o ausente; a menudo, es el resultado de una irri- tación peritoneal, como ocurre en la cirugía, peritoni- tis y pancreatitis. MOTILIDAD GÁSTRICA Anatomía funcional del estómago Como se indicó anteriormente, el estómago está divi- dido en dos regiones funcionales, proximal y distal, con esfínteres en cada extremo. El EEI y el cardias (de- finido como la región del estómago inmediatamente por debajo del EEI) tienen importantes funciones. La relajación del EEI y el cardias permite la entrada de comida del esófago al estómago y la liberación de gas (en forma de eructo). Mediante el mantenimiento de un tono permanente, se evita el reflujo de contenido desde el estómago al esófago. La parte proximal del estómago (el fundus, junto con el cuerpo) produce cambios lentos en el tono compatibles con su función de reservorio. Es importante para recibir y almacenar comida, y para mezclar sus contenidos con el jugo gás- trico (tabla 28-3). La generación de cierto tono en la porción proximal del estómago también es importante para la regulación del vaciado gástrico. Un bajo tono y, en consecuencia, una baja presión intragástrica, se asocian con un vaciamiento gástrico retrasado o len- to; un aumento de tono de esta región es necesario para que se produzca el vaciamiento gástrico. La parte distal del estómago es importante en la mezcla de con- tenidos gástricos y para su propulsión a través del pí- loro hacia el duodeno. Las capas musculares en la re- 28-504-515kpen.indd 513 24/2/09 10:30:11 http://booksmedicos.org 514 Berne y Levy. Fisiología LA RETROPULSIÓN A CHORRO A TRAVÉS DEL ORIFICIO EN LA CONTRACCIÓN ANTRAL TRITURA LAS PARTÍCULAS SÓLIDAS Inicio de la contracción antral distal Contracción antral distal completa Píloro cerrándose Píloro cerrado • La fuerza de retropulsión aumenta gracias al aumento de presión en el antro distal a medida que la contracción del antro se acerca al píloro cerrado. ● Figura 28-14. La actividad coordinada del músculo liso de las porciones proximal y distal del estómago y del esfínter pilórico provoca la mezcla y trituración en el antro gástrico. Las ondas peristálticas se desplazan distalmente a lo largo del cuerpo gás- trico y el antro hacia el píloro. Si el píloro se encuentra cerrado, los contenidos del antro retroceden hacia la parte más proximal del estómago. Este patrón de motilidad logra la trituración y mezcla de los alimentos con las secreciones de la pared gástrica y finalmente provoca la disminución del tamaño de las partículas. Esto da lugar a productos de la digestión que serán vaciados en el duodeno. gión del antro gástrico son mucho más gruesas que en las regiones más proximales del estómago y, así, el an- tro es capaz de producir contracciones fásicas fuertes. Las contracciones iniciadas por la onda lenta empie- zan en la porción media del estómago y se mueven ha- cia el píloro. La fuerza de estas contracciones varía durante el período posprandial. En la fase gástrica de la ingesta, el píloro habitualmente está cerrado, y es- tas contracciones antrales sirven para mezclar los contenidos gástricos y reducir el tamaño de las partí- culas sólidas. No obstante, eventualmente, estas con- tracciones antrales también son importantes en el va- ciamiento de los contenidos del estómago. El esfínter pilórico es la unión gastroduodenal, que se define como un área de músculo circular más grueso. Ésta es una región de alta presión generada por una con- tracción tónica de músculo liso. Es importante en la re- gulación del vaciamiento gástrico. Control de la motilidad gástrica en la fase gástrica La motilidad gástrica está finamente regulada y coordi- nada para mantener las funciones de almacenamiento y mezclado. La regulación del vaciamiento de contenidos al intestino delgado como una parte importante de la función motora gástrica, se considerará con detalle en la exposición de la fase duodenal de la ingesta, porque su control se genera en el duodeno. La regulación gástrica de las funciones motoras y sus estímulos, que se origina con la presencia de comida en el estómago, es tanto mecánica como química e incluye la distensión y la presencia de productos de la diges- tión proteica (aminoácidos y pequeños péptidos). Las vías de regulación de estos procesos son principalmen- te neurales, y consisten en reflejos vagovagales inicia- dos por fibras vagales aferentes extrínsecas que termi- nan en el músculo y la mucosa. Las aferentes de la mucosa responden a estímulos químicos, y las aferen- tes mecanosensitivas responden a la distensión y con- tracción del músculo liso. Esta estimulación aferente origina una activación de acción refleja de la vía eferen- te vagal (parasimpática) y activa las neuronas entéricas que inervan el músculo liso. La activación de neuronas entéricas producetanto efectos inhibitorios como exci- tatorios en el músculo liso gástrico; estos efectos va- rían según la región del estómago. Así, la distensión de la pared gástrica origina la inhibición de músculo liso en la porción proximal del estómago y, en consecuen- cia, un reflejo de acomodación que permite la entrada y almacenamiento de comida con un mínimo aumento de la presión intragástrica. En contraste, el patrón predominante de la parte dis- tal del estómago en la fase gástrica de la comida es la activación de músculo liso para producir y fortalecer las concentraciones antrales. La velocidad de contrac- ción antral está establecida por el marcapasos gástrico; no obstante, la magnitud de las contracciones está re- gulada por la liberación de neurotransmisores de las neuronas entéricas, incluyendo sustancia P y acetilcoli- na que aumentan el nivel de despolarización del múscu- lo liso y, en consecuencia, producen contracciones más fuertes. En esta fase de la comida, el píloro está casi cerrado. Así, las contracciones antrales tenderán a mo- ver los contenidos hacia el píloro. No obstante, dado que el píloro está cerrado, el contenido volverá a la par- te más proximal del estómago. De esta manera se mez- cla el contenido gástrico. Además, las contracciones antrales pueden ocluir la luz de forma que las partícu- las más grandes serán dispersadas, un proceso conoci- do como grinding. (fig. 28-14). ■ CONCEpTOS FUNDAMENTALES 1. Las principales funciones del estómago son el alma- cenamiento y el inicio de la digestión proteica. 2. La regulación de la función gástrica se lleva a cabo por vías neuronales extrínsecas e intrínsecas, junto con mediadores humorales (gastrina) y paracrinos (histamina). 3. Las secreciones fundamentales del estómago son ácido y pepsinógeno que, juntos, inician la digestión proteica. 4. Los H+ son segregados desde la membrana plasmáti- ca apical de las células parietales a través de la bom- ba de protones (bomba H+-K+-ATPAsa). 5. La única secreción gástrica necesaria es el factor in- trínseco implicado en la absorción de vitamina B12. 6. El epitelio gástrico segrega bicarbonato y moco para formar una barrera mucosa de gel que protege al estómago contra los contenidos luminales ácidos y peptídicos. 7. El músculo liso de la pared intestinal sufre cambios cíclicos en su potencial de membrana, determinando el ritmo basal eléctrico de las ondas lentas. 28-504-515kpen.indd 514 24/2/09 10:30:13 http://booksmedicos.org Capítulo 28 La fase gástrica de la respuesta integrada ante una comida 515 © E LS E V IE R . Fo to co p ia r si n au to riz ac ió n es u n d el ito . 8. Las células intersticiales de Cajal son marcapasos en la pared intestinal, y establecen la frecuencia de las ondas lentas. 9. La parte proximal del estómago mantiene cambios lentos en su tono, compatibles con su función de al- macenamiento. 10. La parte distal del estómago mantiene contracciones fásicas con una fuerza que puede variar considera- blemente. 11. El vaciamiento gástrico está regulado por reflejos va- govagales. 28-504-515kpen.indd 515 24/2/09 10:30:13 http://booksmedicos.org Botón1:
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