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3.4.1 Regulación del peso corporal y control de la ingesta de alimento

Para cumplir con los siguientes objetivos de aprendizaje ve el vídeo que se subió el 8 de noviembre, en la plataforma TEAMS, titulado «Balance Energético».

  • ¿Por quénecesitamos comer?
  • Explica que es el balance energético
  • Identifica la importancia de mantener equilibrado el balance energético.
  • Donde se secreta la hormona leptina.
  • Identifica el sitio blanco de la leptina en el cerebro.
  • ¿Qué hace la leptina y la insulina en el grupo de neuronas orexigénicas (NP/AgRP) y en las anorexigénicas (POMC/CART) del núcleo arqueado?
  • Explica por qué es dificil mantener el balance energético equilibrado discutiendo la interacción entre los factores hoeostáticos, los factores periféricos y los factores límbicos (de placer por la comida).

3.3 Distribución de nutrientes

3.3 Distribución de nutrientes

3.3.1 La glucosa como principal fuente de energía
3.3.2 Regulación de la glicemia (insulina, glucagon y somatostatina)

Estados metabólicos e insulina.

¿Cómo el cuerpo usa el combustible para pasar de un estado de ayuno a un estado postabsortivo (después de la comida) y regresar  a un estado de ayuno?

  • Lo primero es hablar acerca de las hormonas que secreta el páncreas. Y estas son la insulina y el glucagón.
  • Y luego vamos a describir la relación entre la concentración de glucosa en sangre y la cantidad de insulina secretada.
  • Y en tercer lugar, quiero hablar de los principales órganos blanco de la insulina y su efecto sobre estos órganos blanco .
  • Y por último discutir algunos de los estados patológicos que ocurren cuando hay una insuficiencia en la secreción de insulina por el páncreas. Así empecemos con la insulina y luego el glucagón.

HOMEOSTASIS DE COMBUSTIBLES

El balance energético es la diferencia que existe entre el ingreso de energía (ingesta de alimento) y el egreso de la misma (gasto), para mantenerun nivel constante de energía almacenada, principalmente en forma de adiposidad. Se habla de un balance energético positivo cuando el ingreso de energía supera a su gasto, y de un balance negativo cuando ocurre lo contrario.
Cuando el ingreso y el egreso son iguales y el grado de adiposidad es constante, manifestado clínicamente por un peso sin cambios, se dice que el sistema se encuentra en equilibrio, independientemente de la cantidad de grasa corporal. Es decir, es posible que un individuo con sobrepeso se encuentre en equilibrio (sin bajar o subir de peso). Por lo tanto, un balance energético neutro no significa necesariamente un estado de salud (1).

ENERGÍA CORPORAL (BALANCE DE MASA) = ENERGÍA INGERIDA (en determinado tiempo)– ENERGÍA GASTADA (en el mismo intervalo de tiempo)

  • BE 1. Identificar los dos estados metabólicos: a) postabsortivo o de saciedad y b) de ayuno. Y sus características de cada uno.

Tenemos dos estados metabólicos diferentes:

  • El estado post absortivo o de saciedad que ocurre después de una comida (postprandial) es un estado anabólico. Una vez acabamos de comer y los nutrientes son absorbidos en el tracto gastrointestinal son entregados al hígado vía la vena porta hepática.
  • Un estado de ayuno (estado catabólico).

Pero en las condiciones donde entran más combustible del que usamos, estaríamos en un balance positivo y ganaríamos peso. Y en condiciones en las que usamos más de nuestro combustible de lo que aportamos, entonces, por supuesto, perderíamos peso y entonces estaríamos en un balance negativo. El cuerpo tiene, hormonas que van a cambiar nuestro metabolismo, dos hormonas muy importantes que estudiaremos en esta sección son la insulina y el glucagón. También hay hormonas para regular la ingesta de combustible (hambre y saciedad).

  • BE 2. Identificar las principales hormonas secretadas por el páncreas endocrino, sus células de origen, y su naturaleza química.

Los tipos de sustancias combustibles que van a ser entregados al hígado son: azúcares, glucosa, aminoácidos y grasas. A medida que llegan al hígado,el hígado puede almacenar este material como glucógeno. O los aminoácidos se pueden almacenar en los músculos lo que aumenta la masa muscular, o almacenamos las grasas en el tejido adiposo. Bajo esta condición se dice que es un estado anabólico porque estábamos biosintetizando macromoléculas y almacenandolas en tejidos específicos.

Lo contrario de estos ocurre cuando estamos en ayunas, es decir, entre comidas. Y ahora revertiremos este mecanismo y descomponemos la grasa para formar ácidos grasos más el glicerol. Y esto se entrega al hígado para formar glucosa y cuerpos cetónicos (gluconeogénesis y cetogénesis, respectivamente).

El hígado libera dichas sustancias a la circulación sistémica para que puedan ser entregados a todas las células como combustible. El músculo, puede ser degradado, aunque es una fuente de combustible muy cara, el músculo puede degradarse a aminoácidos. Y los aminoácidos a su vez pueden ser convertido por el hígado en glucosa (gluconeogénesis). El propio hígado puede degradar el glucógeno (glucogenólisis) y liberar glucosa al torrente sanguíneo.

La glucosa es la fuente principal de combustible para el cerebro. Pero el hígado también puede formar cuerpos cetónicos (butirato, hidroxibutirato y acetoacetato). Y  el cerebro utilizar lo cuerpos cetónicos como combustible. Como sucede en periodos de ayuno prolongado. El cerebro es un órgano especial del cuerpo que no almacena ningún combustible. Entonces el cerebro siempre depende de la glucosa que hay en sangre o de los cuerpos cetónicos para usarlos como combustibles.

Como cambiamos de un estado anabólico a un estado catabólico? Y esto se hace minuto a minuto y es mediante las hormonas insulina y glucagón, estas dos provienen del páncreas. Y provienen de una región endocrina en el páncreas, que se llama islotes pancreáticos o islotes de Langerhans. Estos secretan insulina y glucagón y lo harán en respuesta a los niveles plasmáticos de glucosa. Hablaremos en este reflejo endocrino más adelante.

Figura tomada con permiso del Dr. Iván Villanueva Berrcerril. ENCB. IPN. México.

Entonces los niveles plasmáticos de glucosa es la señal dominante para liberar insulina o liberar glucagón.

  • BE 4. Enumere los principales órganos o tipos de células diana de la insulina, los principales efectos de la insulina en cada uno, y los consiguientes cambios en la concentración de componentes sanguíneos.
  • BE 5. Identificar el curso temporal del inicio y la duración de las acciones biológicas de la insulina.
  • BE 6. . Comprender la relación entre las concentraciones de glucosa en sangre y la secreción de insulina.

Entonces la insulina s una hormona hipoglucemiante y tenemos cuatro hormonas hiperglucemiantes que se liberan en situaciones de estrés agudo y/o crónico: cortisol, adrelanina, que provienen de las glándulas suprarrenales y el glucagón, roveniente del páncreas y la hormona de crecimiento (GH) secretada por la adenohipófisis..

También una cuarta hormona hiperglucemiante es la hormona del crecimiento que puede ayudar en situaciones de estrés a aumentar los niveles de glucosa en sangre y a largo plazo
¿Cómo funciona este reflejo endocrino para mantener minuto a minuto la regulación de combustibles?
La regulación minuto a minuto del combustible, como decía se va a regir
por la insulina y por glucagón.
Ambas hormonas son secretadas por el páncreas, por las células de los islotes del páncreas. Las células beta secretan insulina, las células alfa secretan glucagón.

Cuando los niveles de glucosa plasmática aumentan, como en un estado postprandial (después de una comida). Los niveles de glucosa en plasma aumentan y
se elevan por encima de 100 miligramos por decilitro. Entonces se secreta insulina.

La insulina tendrá dos sitios de destino separados. El primer sitio objetivo es el hígado y provoca la  glucogenogénesis (formación de glucógeno) para almacenar glucosa. Sus segundo blanco tejidos que también va a almacenar combustibles y estos va a ser músculo esquelético y tejido adiposo. Y en estas zonas tienen un receptor que se va a activar. Y ese receptor a su vez provoca la translocación vesículas llenas con  el  transportador de glucosa de tipo GLUT4 del citoplasma de las células a la membrana plasmática. Para que pueda permear la glucosa al interior de los hepatocitos. Lo mismo sucede  en musculo esquelético  y en tejido adiposo. Y luego los efectos de estos dos acciones separadas de la insulina causarán una disminución en los niveles de glucosa plasmática. Este es nuestro bucle de retroalimentación negativa. Pero te das cuenta de que hay un segundo bucle de retroalimentación que está conectado a la insulina. Y es que cuando el plasma los niveles de glucosa caen, y si caen a <80 mg / dL, entonces retroalimentará y activar las células alfa del páncreas. Las células alfa secretarán la hormona glucagón y el glucagón harán lo contrario de la insulina. El glucagón moviliza combustibles y eleva los niveles de glucosa plasmática.

Otra cosa a tener en cuenta sobre esto bucle reflejo es que cuando tenemos insulina, la insulina está inhibiendo activamente la secreción de glucagón de la célula alfa. Entonces la insulina es la hormona dominante y evita que el glucagón se libere de la célula alfa. La célula beta esta sensando los niveles de glucosa plasmáticos. La glucosa entra en las células a través del transportador, el transportador GLUT2 y cuando entra en la célula se usa para producir ATP y eso es lo que se muestra aquí.

.¿Entonces, a medida que ingresa esta glucosa, los niveles de ATP aumentarán dentro de estas células. Y la ATP va a cerrar un canal de potasio, y este canal de potasio está controlado por ATP, también se dice canales de potasio sensibles a ATP. Cuando cerramos un canal de potasio, las células se despolarizarán. Y a medida que las células se despolarizan, abrimos un canal de calcio dependiente de voltaje y entra calcio. Eso aumenta el calcio intracelular y todos ustedes saben que cuando aumentan el calcio intracelular tenemos un evento de secreción. Y así, las pequeñas vesículas almacenada que tiene insulina adentro y la insulina es una hormona peptídica, entonces la insulina será secretada. Entonces el sistema está secretando la cantidad de insulina para regular los niveles de glucosa plasmáticos.

La célula beta no es solo sensible a los niveles de glucosa. También responderá los niveles plasmáticos de aminoácidos. Entonces, un aumento en los aminoácidos plasmáticos provocará una secreción de insulina.

La célula beta está regulada por anteroalimentación (un proceso anticipatorio) por el tracto GI, y en el tracto GI, a medida que la comida llega al tracto gastrointestinal. El tracto gastrointestinal secreta una hormona que se llama péptido similar al glucagón (GLP1). El GLP1 causan que la célula beta secrete más insulina. EL GLP1 hará que se secrete más insulina, en cierto modo potencia la actividad de la célula beta en respuesta a aminoácidos o glucosa.

Esta anteroralimentación también ocurre a través de el sistema nervioso parasimpático y es que a medida que huele la comida o piensas en la comida o empiezas a saborear la comida, o que la comida esta comenzando a llegar al tracto gastrointestinal. Hay una señal anticipada para el páncreas por el sistema nervioso parasimpático, que luego les dice a los islotes, las células beta que se preparan porque viene la comida. Y así, de nuevo, tendremos una potenciación de la secreción de insulina de la célula beta en respuesta a la actividad parasimpática. También hay una retroalimentación negativa para la célula beta y está mediada por el sistema nervioso simpático. En condiciones de estrés cuando tenemos un gran tono simpático, el sistema nervioso simpático inhibe la secreción de insulina. Y como veremos, cuando inhibe la secreción de insulina, se elimina la inhibición del glucagón y ahora las células alfa secretarán glucagón. Así es como funcionan estos dos bucles reflejos interconectados.

  • BE 7. Describir las funciones de la información neuronal y las hormonas gastrointestinales en la secreción de insulina. Enumerar los factores que modulan la respuesta secretora.

Entonces, ¿cuáles son las células blanco de la insulina? Entonces, hay receptores de insulina presentes en tres células blanco, músculo, hígado y tejido adiposo o grasa.

El receptor de insulinaes una proteína transmembranal con actividad de tirocina cinasa (RTK). Entonces hay un sistema específico de señalización intracelular de tipo RTK. Este es un poco complicado, pero una de las partes importantes es que recluta un transportador de glucosa, un transportador GLUT 4, para que no sea secuestrado en el interior de la célula y promueve la fusión de vesículas llenas con el transportador a la membrana plasmática. Y una vez que se inserta en la membrana plasmática el transportador GLUT 4 permite que la glucosa ingrese rápidamente a las células. Y esto va a ocurrir tanto en músculo esquelético y en adipocitos. Y almacenaremos la glucosa y la eliminaremos rápidamente del plasma (efecto hipoglucemiante).

EFECTOS METABÓLICOS DE LA INSULINA

glucogenolisis hepáticadisminución
glucogenesis hepáticaaumento
gluconeogenesisdisminución
lipólisis (tejido adiposo)disminución
lipogénesis hepáticaaumento
cetogenesis hepáticadiminución
Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.

Glucagón.

Hoy vamos a continuar nuestra discusión sobre combustible y como el cuerpo usa el combustible y como pasamos de un estado de ayunas a uno de saciedad. Hemos dicho que cuando tenemos un estado de saciedad, la insulina era la hormona dominante Y hoy vamos a hablar de la hormona glucagón que es el dominante habitual durante un estado de ayuno.

  • Voy a hablar sobre como los niveles de glucosa en sangre van a gobernar la cantidad de glucagón que se va a secretar.
  • Y en segundo lugar queremos identificar los sitios blanco principales para el glucagón y sus efectos en esas células.
  • Y en tercer lugar, hablaremos del papel del glucagón en los estados de enfermedad.
  • BE 8.Enumere los órganos o tipos de células blanco del glucagón y describa sus principales acciones sobre cada célula blanco.
  • BE 9. Identificar el curso temporal del inicio y la duración de las acciones biológicas del glucagón.
  • BE 10. Describir el control de la secreción de glucagón.

Como recordaran, el cuerpo puede estar en un estado de saciedad o un estado postabsortivo después de una comida o en un estado de ayunas. El estado de saciedad es un estado anabólico en el que almacenamos combustible en distintas formas. O sea, movemos materiales desde el tracto gastrointestinal, tales como glucosa, aminoácidos y ácidos grasos. Y almacenamos glucosa, en una forma muy lábil de almacenamiento llamado glucógeno, dentro del hígado. Los aminoácidos se almacenan en la masa muscular y los ácidos grasos se almacenan dentro de las células adiposas.

En el estado de ayuno, que va a ser el estado catabólico, vamos a revertir esas reacciones, y vamos a degradar lípidos a ácidos grasos y glicerol. Y estos van al hígado. para mediante gluneogénesis formar glucosa y los ácidos grasos transormarse en cuerpos cetónicos. También degradaremos músculo bajo condiciones de inanición. Entonces liberaremos aminoácidos, lo que es un combustible muy caro para ser degradado por el cuerpo. Pero los aminoácidos pueden ser convertidos por el hígado en glucosa (gluconeogénesis). Y entonces, por supuesto, la forma de almacenamiento de glucosa, que es el glucogeno se degradará dentro del hígado y se liberará glucosa (glucogenólisis). El cerebro puede usar ambos tanto la glucosa, como los cuerpos cetónicos que se producen y son liberados hacia la sangre por el hígado Y todos los otros tejidos pueden usas estas fuentes también.

Hemos dicho que la insulina es un oponente del glucagón y el bucle reflejo esta descrito aquí. Cuando tenemos niveles de glucosa en plasma bajos, entonces activaremos la secreción de glucagón desde las células alfa del páncreas. Mediante la liberación de glucagón por las células alfa del páncreas tendremos, bajo esas condiciones, entonces el glucagón actuará en el hígado, y en el hígado causará una ruptura del glucógeno y la liberación de glucosa y también cuerpos cetónicos al plasma sanguíneo. Esto obviamente aumenta los niveles de glucosa el plasma sanguíneo, entonces hay una retroalimentación negativa que va a desactivar la producción de glucagón. El glucagón esta estrechamente regulado por la presencia de insulina y bajo condiciones donde tenemos baja glucosa en plasma, que esté por debajo de 80 miligramos por decilitro. Entonces tenemos, un dominio del glucagón y la insulina no está presente. Pero si los niveles de glucosa en plasma aumentan por encima de 100 miligramos por decilitro, entonces bajo esas condiciones, se realimentarán y activarán nuestras células beta. Y las células beta entonces secretaran insulina y las células beta inhibirán las acciones de las células alfa e inhibirán la secreción de glucagón. Y esto es una inhibición directa de las células vecinas.

Así que ¿cuando vemos un cambio en el glucagón? el glucagón variará durante el día, pero el cambio en el glucagón es muy pequeño. Así, lo que ocurre es que cuando tomamos el desayuno tenemos un pico de insulina, y entonces, entre desayuno y comida, habrá un bajón en la insulina porque los niveles de glucosa en plasma están cayendo. Y tendremos un pequeñito aumento de glucagón. Y lo mismo sucederá tras la comida y de nuevo otra vez tras la cena. Por tanto cuando, cuando la insulina esta alta, el glucagón esta bajo. Y entonces, cuando la insulina cae debido a la disminución de los niveles de glucosa en sangre, el glucagón aumentará. Pero la fluctuación en el glucagón no es muy grande.

Podemos ver el glucagón fluctuando más ampliamente en, cuando hacemos ejercicio intenso. Y esto es lo que aquí se muestra en la figura de abajo. Y por tanto tenemos, básicamente tenemos niveles de glucosa estables en la primera parte de nuestro intenso ejercicio, o sea en la primera hora. Y entonces, cuando los niveles de glucosa en plasma empiezan a declinar, podemos ver que los niveles de insulina decaen, y que aumentan los niveles de glucagón. Por tanto, con un ejercicio muy intenso, podemos sufrir hipoglucemia. Observa la siguiente figura, en donde se miden los niveles de insulina y glucagón durante el ejercicio.

Este aumento en el glucagón va a movilizar la glucosa de nuestros almacenes de combustible, pero otra cosa que debe notar es que tenemos una caída en la insulina. Y cuando la insulina cae, entonces, tenemos un aumento en la glucosa plasmática. ¿Cómo es que, que la glucosa plasmática puede entrar en las células, y ser utilizado como combustible? Si la insulina no está presente. La glucosa lo hace. Lo que sucede es que, bajo estas condiciones, podemos conseguir que la insulina entre en el músculo esquelético. Pero esto no es a través, a través de la movilización del transportador GLUT 4 por activación del receptor de la insulina. En su lugar, es el trabajo del, del propio músculo esquelético, que cambia las vías de señalización intracelular. Y así, de esta forma se moverá el transportador GLUT 4 a la superficie de la célula, y así la glucosa podrá entrar en el músculo, el músculo esquelético, el músculo activo. Es una de las razones, por las cuales a la gente que tiene diabetes se les dice que hagan ejercicio.

Por tanto, el glucagón es una hormona que es parte de nuestra reacción al estrés. Como recuerdan, hablábamos del hipotálamo, el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal. Hemos dicho que teníamos dos hormonas, que vienen de las glándulas adrenales. Y que esas dos hormonas son, son liberadas en respuesta al estrés. Y eso es lo que muestra este gráfico de aquí. Así que si tenemos una caída en los niveles de glucosa plasmática, o tenemos una activación del sistema nervioso simpático. Bajo esas condiciones, la disminución de glucosa en el plasma sanguíneo, dispara una respuesta al estrés. Desde el hipotálamo, secretaremos CHR o Hormona liberadora de corticotropina, que trabaja en la hipófisis, para liberar ACTH. Y esta trabaja en la corteza de las adrenales para secretar cortisol. Así, el cortisol es nuestra primera hormona. También sabemos que el sistema nervioso simpático directamente inerva la médula de las adrenales. Y esta activación del sistema nervioso simpático causará la secreción de adrenalina. La adrenalina es la segunda hormona. El cortisol y la adrenalina trabajan en las formas de almacenamiento de grasa, de combustible. …y van a cambiar el metabolismo de las células grasas de forma que empiecen a degradar lípidos. Y al hacer esto, están liberando ácidos grasos libres y glicerol. Y son suministrados al hígado, para aumentar los niveles de glucosa. El sistema nervioso simpático, coordinadamente va a afectar al páncreas y a las células beta del páncreas y va a inhibir la  secreción de insulina de las células beta pancreáticas. Y eliminando la activación de, las células beta, esto es eliminando la insulina automáticamente activaremos las células alfa para secretar glucagón. Y esta es nuestra tercera hormona. La misma caída de la glucosa en plasma, por debajo de 80 miligramos por decilitro, puede también activar la liberación de glucagón por las células alfa. Así, tenemos tres hormonas que están presentes dentro, dentro del plasma. Tenemos el cortisol, la adrenalina, y tenemos el glucagón. Y esas tres hormonas están trabajando de manera concertada para afectar el metabolismo del hígado, para aumentar los niveles de glucosa en plasma. Cada hormona individualmente puede aumentar los niveles de glucosa en plasma sin la presencia de las otras, pero en menor medida que cuando las tres actúan conjuntamente. Y cuando las tres actúan juntas, tenemos un efecto aumentado, mayor que la suma de cada una por separado. Y esto es lo que se llama sinergia.

Ahora vamos a hablar un poco sobre diabetes, sobre la patología de la diabetes. Cuando tenemos diabetes insulinodependiente. Esto es eun paciente diabético que tiene deficiencia insulínica. Y esto es debido a que las células beta no producen insulina porque las células beta se han muerto. Bajo esas condiciones esos individuos tendrán un exceso de glucagón. Tenemos una secreción de glucagón mucho mas alta en el torrente sanguíneo. Y el individuo se alimenta, y hay un incremento en la glucosa en el plasma sanguíneo. La glucosa en el plasma sanguíneo no se nivela porque no hay insulina. Y por tanto aumenta la glucosa en el plasma sanguíneo. Además el glucagón esta activo, y el glucagón trabaja en el hígado para que se secrete glucosa en la corriente sanguínea. No hay nada que amortigue la actividad del glucagón. Por tanto tenemos, no únicamente la glucosa que viene de la dieta. Sino que también tenemos esta cantidad adicional de glucosa, que se libera por el hígado. Así, tenemos circulando niveles muy altos de glucosa plasmática. Tal como pasaba con el hijo del individuo que tenía 350 miligramos por decilitro como nivel de glucosa plasmática en ayunas. Este incremento en glucosa sanguínea abrumarán a los transportadores que están en el riñón, por lo que un montón de glucosa estará en el líquido de los túbulos renales, en la orina . Y como esto es osmóticamente activo, retiene agua. Y así tenemos, un incremento de la glucosa en la orina, y un incremento en la producción de orina (diuresis). Y consecuentemente, esto lleva a la deshidratación.

El mismo glucagón esta trabajando en el hígado y como he dicho aumenta la liberación de glucosa. Pero además, la lipólisis que ocurre cuando cambiamos el metabolismo hace que tengamos cuerpos cetónicos. Las cuerpos cetónicos son ácidos. Pero el PH de la sangre cae porque son ácidos. Esto significa que estamos generando acidosis metabólica. Y bajo esas condiciones, con deshidratación mas acidosis metabólica, el individuo puede entrar en coma. Y realmente puede amenazar su vida. Por tanto, la actividad del glucagón en los diabéticos de tipo uno puede llegar a ser una amenaza muy seria.

¿Cuáles son nuestros conceptos básicos?

  • Primero, obtenemos la energía de la dieta que puede ser usada inmediatamente o almacenada como glucagón o grasa.
  • Segundo, tenemos una razón entre la insulina y el glucagón que regula nuestro metabolismo minuto a minuto. Cuando tenemos mayor proporción de insulina que de glucagón, almacenamos combustible. Y esta es una condición anabólica. Cuando tenemos una menor proporción de insulina que de glucagón. Esto promueve la movilización de los almacenes de combustible y esta es una condición catabólica.
  • Tercero, el glucagón actúa de manera concertada con el cortisol y la adrenalina que se secretan por las glándulas adrenales. En respuesta al estrés. Y esas tres hormonas, el glucagón, el cortisol y la adrenalina, van a cambiar la fisiología del individuo de forma que pueda abordar una situación de lucha o huida. Su efecto conjunto es mayor que el de cada uno por separado, así que lo llamamos sinergia.
  • Y cuarto, el diabético tipo 1 es proclive a la acidosis metabólica y a la deshidratación porque la insulina esta ausente o es insuficiente y entonces domina el glucagón. Y cuando el glucagón domina, causa que el hígado añada más glucosa al plasma. Así que a la glucosa que viene de la dieta se le añade la producida por el hígado. Y bajo esas condiciones, tenemos niveles muy altos circulando de glucosa plasmática.

Entonces, ¿Cómo sabemos si todo esto sistema de homeóstasis de la glucosa funciona correctamente?

Todos saben que cuando ustedes vaya al consultorio del médico, le preguntan si tuvo ayuno durante la noche. Y luego toman una muestra de sangre en ayunas de 8 horas y miden los niveles plasmáticos de glucosa (la glucemia). En condiciones normales de ayuno durante la noche, debe tener entre 80 y100 miligramos por decilitro. Si son prediabéticos, esa es una persona que tiene una condición patológica. Entonces estos niveles son de 100 a 125 miligramos por decilitro. Y un individuo diabético tendrá 126 miligramos o más por decilitro.

  • BE 11. Identificar estados patológicos causados ​​por: a) secreción excesiva, b) secreción insuficiente de insulina, o c) disminución de la sensibilidad a la insulina, y describa los principales síntomas de cada uno.

La otra prueba que el médico puede dar a su paciente es saber, ¿cómo está realmente la glucosa siendo manejado por las células del cuerpo. Y esto se hace en lo que se llama una prueba oral de tolerancia a la glucosa. En la figura de abajo se observa la diferencia en las curvas de la prueba de tolerancia a la glucosa entre un individuo normal y uno diabético.

En este contexto, hay que reseñar el concepto y el significado de
prediabetes y estados prediabéticos, definidos con las categorías de glucosa alterada en ayunas (> 100 < 125 mg/dl), intolerancia a la glucosa (ITG) después de una sobrecarga de glucosa (glucosa a las 2 h > 140 < 199 mg/dl) o posprandial (> 180 mg/dl).

La DM considerada como una enfermedad sistémica es multifactorial en su etiología y clínicamente heterogénea, polifásica y policíclica, definición que es mucho más aplicable a la DM2. Inicialmente, las DM tipo 1 y 2 se consideran dos enfermedades con etiología y fisiología distintas que comparten un mismo fenómeno bioquímico, desarrollan complicaciones vasculares similares en distintos tiempos y dependen de los factores de riesgo cardiovascular (FRCV) asociados.

Sobre la DM como enfermedad sistémica caben los siguientes matices: es una enfermedad metabólica en su origen y fundamentalmente vascular en su expresión clínica que está adquiriendo proporciones de auténtica epidemia (una de las epidemias del siglo XXI), con una elevada morbimortalidad, y constituye un verdadero problema sanitario y socioeconómico y, por tanto, de enorme trascendencia epidemiológica y clínica.

La DM puede considerarse también como un grupo de enfermedades metabólicas de base genética que se caracterizan fundamentalmente por la hiperglucemia. La hiperglucemia crónica, propia de la diabetes, condiciona, facilita y se asocia a otra serie
de factores concatenados y dependientes entre sí, causando el daño, disfunción o fallo de varios órganos y sistemas. Diversos procesos patogénicos están involucrados en el desarrollo y la progresión de las múltiples lesiones orgánicas de la diabetes (glucotoxicidad, lipotoxicidad, estrés oxidativo, etc.).

En su evolución se caracteriza por afectación vascular gradual y progresiva, tanto de pequeño vaso (microangiopatía) como de gran vaso (macroangiopatía); los órganos diana para la primera son la retina, el glomérulo renal y el sistema nervioso periférico, y para la segunda, el sistema cardiovascular, el sistema nervioso central (SNC) y la afectación vascular periférica.

De mecanismo más complejo es la presencia de una miocardiopatíadiabética, que aumenta la frecuencia de la cardiopatía isquémica (CI) y la insuficiencia cardíaca (IC).
Por otra parte, la diabetes facilita la aparición de hipertensión arterial (HTA) asociada o no a nefropatía, con repercusión sobre el árbol vascular en todas las zonas.

Hay dos tipos de diabetes:

Diabetes tipo 1, que es la diabetes insulino dependiente y, en estas condiciones, los individuos han perdido la función de las células beta. Obviamente tienen insuficiencia de insulina, no pueden secretar insulina porque falta la célula que produce la insulina. Entonces, estos individuos requieren insulina como terapia de reemplazo.

Diabetes tipo 2. Que se debe a la resistencia a la insulina (RI). Esta resulta de la acción disfuncional de la insulina sobre los tejidos blanco de la insulina.

La acumulación de grasa visceral en individuos obesos esta fuertemente asociada  la resistencia a la insulina.

La DM en la que está implicada fundamentalmente la medicina interna es la de DM de tipo 2, no insulindependiente en general en su fase inicial y de comienzo en la edad adulta. Es la forma más prevalente de DM (representa el 90% de todos los tipos de diabetes) y el riesgo de desarrollarla aumenta con la edad, la obesidad y el sedentarismo.

La DM2, en su heterogeneidad, puede considerarse en conjunto como un síndrome metabólico (SM) crónico, caracterizado por hiperglucemia, resistencia tisular a la acción de la insulina (hígado, músculo y tejido graso) y defecto o insuficiente capacidad secretora de insulina por las células beta, con predominio de uno u otro según los casos.

I

Genetica.

No se han identificado los genes principales para la diabetes tipo 2, pero hay pruebas científicas a favor de una fuerte predisposición genética, como la concordancia para presentarla en gemelos monocigóticos (30-90%), el aumento del riesgo en grupos familiares (2-4 veces más frecuente en familiares de primer grado) y las diferencias entre grupos étnicos.
El estudio genético no sigue un patrón mendeliano definido. Muchos genes pueden estar involucrados.

El origen de esta expresiva pandemia doble es multifactorial y en su génesis se asocian de forma compleja componentes étnicogenéticos, no siempre compartidos por la obesidad y la DM2, y factores ligados al estilo de vida individual y colectivo (hábitos nutricionales cualitativos/cuantitativos, erróneos y/o excesivos sedentarismo), así como costumbres no saludables (excesivo consumo de alcohol y tabaco) y estrés de muy diversa índole.
En todas las edades, el riesgo de tolerancia alterado a la glucosa o la DM2 aumenta con el incremento del peso. La obesidad actúa en parte induciendo la resistencia a la insulina (RI) y la regresión de la obesidad, disminuye el riesgo de DM2 y, si el paciente es diabético, mejora su control.
Se ha confirmado que, además del grado de obesidad, la distribución del tejido adiposo en exceso es otro determinante importante del riesgo de RI y DM2; así, la grasa subcutánea troncal tiene mayor importancia que la intraperitoneal o retroperitoneal.
Estas epidemias gemelas incrementan el riesgo cardiovascular.
La obesidad se asocia a un aumento significativo de la mortalidad y el riesgo de otras muchas enfermedades, HTA, dislipidemia, enfermedad cardiovascular [ECV], síndrome de apnea-hipopnea del sueño [SAOS], cáncer y muchas otras).
La obesidad es un predictor de riesgo independiente de morbimortalidad típicamente por causas cardiovasculares, y es la obesidad la segunda causa de muerte por ECV y otras causas.

Resistencia insulínica.
La RI es la disminución de la capacidad de la insulina endógena y exógena para ejercer sus acciones biológicas en los tejidos diana (hígado, tejido graso y músculo) en concentraciones que son eficaces en sujetos no diabéticos. Es un hecho constante en la DM2, puede estar presente durante años antes del inicio de la enfermedad y predice el inicio de la diabetes.
La RI es fundamental para el desarrollo de la DM2, pero sin el fracaso de la secreción de insulina por las células beta no habrá diabetes establecida.
Esta RI, compensada en una primera fase por un aumento de la secreción de insulina(hiperinsulinemia compensadora), la hiperglucemia por sí misma y la elevación de los ácidos grasos libres (AGL) que inhiben a su vez la secreción de insulina y el paso de proinsulina a insulina), contribuyen al deterioro de las células beta y a la progresión de las manifestaciones vasculares de la enfermedad.
Dado que la hiperglucemia es un requisito previo para que ocurra la lipotoxicidad, debería utilizarse el término glucolipotoxicidad.

  • BE 13. Como el exceso de los depósitos grasos puede provocar resistencia a la insulina

1)El tejido adiposo secreta adipocinas que dañan la sensibilidad a la insulina de los tejidos blanco tales como el hígado y músculo esquelético.

2) Ocurre acumulación de grasa y lipotóxicidad en hígado y músculo esquelético que causan resistencia a la insulina.

3) El tejido adiposo hiperplásico e hipertrofiado atrae célula inmunes como macrófagos que liberan citocinas inflamatorias que causan resistencia a la insulina.


Entonces, ¿Cuáles son nuestros conceptos clave?

  • En primer lugar es que tenemos energía de la dieta y ésta, ser utilizada inmediatamente o almacenada.
  • En segundo lugar, tenemos hormonas que van a controlar las vías metabólicas. La vía anabólica o anabólica el metabolismo domina en nuestro estado de alimentación y aquí es donde estamos construyendo tejidos y almacenar combustible. Y el metabolismo catabólico domina en el estado de ayuno.
  • En tercer lugar, la insulina inmigrará a la insulina al glucagón regula el metabolismo minuto a minuto. La insulina promueve el almacenamiento de combustible. como hormona anabólica, promueve el anabolismo donde almacenamos combustible.
  • El glucagón promueve la movilización de combustible, es una hormona catabólica y, por lo tanto, estamos degradando material, degradando el tejido para liberar combustible.
  • Las células beta del páncreas secretan insulina y su secreción está regulada por sustratos, como el aminoácido y la glucosa. También están regulados de forma positiva por el sistema nervioso parasimpático, y esto es un avance regulación donde solo pensar en la comida provocará una potenciación de la secreción de insulina. Y luego también son negativamente regulado por el simpático, por lo que esta es una regulación negativa.
  • Y por último, la diabetes mellitus es una enfermedad metabólica. En los diabéticos tipo 1, tienen insuficiencia y debe recibir insulina. No son capaces de generar insulina, porque han perdido las células beta pancreáticas. Y en los diabéticos tipo 2, pueden tener una insuficiencia de insulina que estos  no genera suficiente insulina. O pueden tener una situación en la que tienen una resistencia de receptor dentro de los tejidos blancos u ambas.

Bibliografía.

  1. Erwin Chiquete, Paulina Tolosa.Conceptos tradicionales y emergentes
    sobre el balance energético. Revista de Endocrinología y Nutrición. Vol. 21, No. 2 • Abril-Junio 2013 • pp 59-68. Este artículo puede ser consultado en versión completa en http://www.medigraphic.com/endocrinologia

UNIDAD III. BALANCE ENERGÉTICO

3.1 Flujo de energía

3.1.1 Nutrimentos

Llamamos alimentos a todas las sustancias que los seres vivos necesitan para llevar a cabo sus funciones vitales. Los alimentos contienen nutrientes que son sustancias con función directa o indirecta en las actividades celulares que ninguna otra sustancia puede desempeñar.

 Para los organismos heterótrofos, los nutrimentos son los compuestos orgánicos e inorgánicos contenidos en los alimentos y que, de acuerdo con su naturaleza química, se clasifican en los siguientes tipos de sustancias:

Los nutrientes o nutrimentos son cualquier elemento o compuesto químico necesario para el metabolismo de un ser vivo. Es decir, los nutrientes son algunas de las sustancias contenidas en los alimentos que participan activamente en las reacciones metabólicas para mantener todas las funciones del organismo.

3.1.2 Utilización de la energía química (ATP)

Entonces, ¿por qué necesitamos combustible? Necesitamos combustible para generar energía para nuestro metabolismo basal, también necesitamos combustibles, para que podamos almacenarlos y luego usarlos durante los momentos en que estamos entre comidas o estamos en situaciones de ayuno. Necesitamos combustible para el recambio de tejido, ya que hay muchos tejidos en el cuerpo que se renuevan consantemente. O durante el crecimiento, durante la niñez y adolesencia .

3.2 Tracto Gastrointestinal

(TGI)

Objetivo:

  • GI 1. Describe el papel general del TGI en el balance de agua, electrolitos, carbohidratos, grasas y proteínas, basándose en los procesos de digestión, absorción y excreción.
  • GI 2. Identifica los productos de desecho metabólico apropiados presentes en las heces.

3.2.1 Estructura e inervación

Bienvenidos.
Hoy iniciamos el tema del tracto gastrointestinal.

El tracto GI, éste es el tracto que nos permitetransportar nutrientes, electrolitos y agua al interior del organismo. Los llevamos desde el entorno exterior hasta el interior del cuerpo y luego al torrente sanguíneo para su entrega a todas las células del cuerpo.

Ve el siguiente video para conocer la anatomía del sistema digestivo.

Como ya vimos en el video de anatomía. El tubo digestivo tiene una pared que esta formada por capas y tiene la misma estructura general en toda su longitud desde el esofago al canal anal. Ya vimos la membrna mucosa, la lamina propia y la muscularis de la mucosa. Pero, otras capas no se mencionaron.

Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.

SUBMUCOSA. La submucosa, después de esta hay una gruesa capa de tejido conjuntivoque provee al tracto digestivo de elasticidad y distensibilidad y elasticidad. Contiene la mayor cantidad de vasos sanguíneos y linfáticos. Además hay una red nerviosa conocida como plexo submucoso, se encuentra dentro de la submucosa (plexo significa «red»).

MUSCULARIS EXTERNA. La muscularis externa, es la principal capa de músculos liso del tubo digestivo, rodea a la submucosa, en gran parte del tracto. Consista en dos capas, la capa interna circular y la capa externa longitudinal. La capa circular rodea al tubo. La contracción de las fibras circulares disminuye el diametro del lumen, constriñendo el tubo. La contracción de la capa muscular externa longitudinal, lo acortan. Otra red nerviosa, el plexo mientérico se encuentra entre las dos capas musculares. Tanto el plexo submucos y el mientérico, regulan la actividad secretorial y de motilidad del TGI.

El sistema digestivo funciona medine cuatro procesos básicos:

Motilidad Es la contracción muscular que mezla y mueve hacia delante los contenidos del tracto digestivo.
SecreciónCierto numero de jugos digestivos son secretados por glándulas exocrinas a lo largo de la ruta, cada uno con un producto secretorio específico.
Ademas, las células endocrinas ubicadas en lapared del tracto digestivo secretan hormonas hacia la sangre, lo que ayuda a controlar la motilidad del trago GI y secreción de las glándulas exócrinas.
DigestiónSe refiere al rompimiento bioquímico de los aimentos, estructuralmente complejo en unidades pequeñas y absorbibles por las enzimas que produce el sistema digestivo.
AbsorciónLas pequeñas unidades absorbibles que resultan de la digestión, junto con el agua vitaminas y electrolitos, son transferidos del lumen del tracto gastrointestinal hacia la sangre o linfa.
Tabla 1.

3.2.2 Motilidad

3.2.2.1 Control nervioso intrínseco y extrínseco

Objetivo:

  • GI 3. Describe las tres clases de estímulos luminales que desencadenan los reflejos
  • GI 4. Describir las características histoanatómicas del sistema nervioso entérico. Dado una sección transversal, nombre y ubique el mientérico y plexo submucoso.
  • GI 5. Contraste la modulación simpática y parasimpática del sistema nervioso entérico y los órganos efectores del tracto GI.
  • GI 6. Describa los términos «reflejo largo» y «reflejo corto» con respecto al tracto gastrointestinal.
  • GI 7. Describir las similitudes y diferencias en la regulación de la función gastrointestinal por el sistema nervioso extrinseco (simpático y parasimpático), el sistema nervioso intrinseco (sistema nervioso entérico) y hormonas.

La pared del tracto gatrointestinal contien tres tipos de receptores sensoriales que responden a cambios locales en el tracto: 1) Quimiorreceptores sensibles componentes químicos en el lumen, 2) mecanorreceptores sensibles al estiramiento o tensión en la pared y 3) osmorreceptores sensibles a la osmolaridad de los contenidos luminales.

La estimulación de estos receptores genera reflejos neuronales o reflejos endócrinos. Las células efectoras incluyen células del músculo liso (para modificar la motilidad), células de glándulas exócrinas (para controlar la secreción los jugos digestivos), y células de glándulas endocrinas (para variar la secreción de hormonas gastrointstinales). La activación de receptores puede provocar dos tipos de reflejos neuronales: reflejos cortos y largos.

Cuando la inervación intrínseca influye en la motilidad o secreción local en respuesta a un estímulo local específico y todos los elementos del reflejo se localizan en la pared del tubo digestivo; sucede un un reflejo corto. La actividad de los nervios autonómicos extrínsecos puede sobreponerse a los controles locales para modificar la actividad entre dos grupos de órganos digestivos diferentes o entre diferentes partes de un mismo órgano digestivo. Debido a que los reflejos autónomos involucran largas vías entre el sistema nevioso central y el sistema digestivo se conocen como reflejos largos.

Los tres sistemas que están involucrados en la regulación del función del sistema digestivo son los plexos nerviosos intrinsecos, el SNA y las hormonas gastrointestinales.

El TGI esta inervado por un grupo intrinseco de nervios (el sistema nervioso entérico) y por un grupo extrinseco de nervios que provienen del SNA, principalmente de la rama parasimpatica y en menor grado de la simpática.

En ambos plexos, tanto en el submucoso como en el mientérico tenemos neuronas sensoriales, interneuronas y neuronas motoras que forman redes neuronales complejas que modulan la actividad secretoria y la motilidad del TGI. Se dice que en el sistema nervioso entérico (SNE) hay tantas neuronas como en la médula espinal.

En la imagen anterior se muestra como las fibras simpáticas posganglionares (en azul) hacen sinapsis con inerneuronas en los plexos mientéricos y submucoso. También se obseva que la fibras preganglionares parasimpáticas en verde hacen sinápsis con neuronas en los plexos.

Observen tambien como hay aferentes del TGI que llevan información de quimio, mecano y osmorreceptores dirigiendose ascendentemente hacia el SNC para establecer asas reflejas largas que sirven para coordinar la actividad de diferentes organos digestivos o de diferentes partes de un mismo órgano digestivo.

Ve el siguiente video donde se utiliza el software Adams de Interactive Physiology para la sección de motilidad del TGI.

Objetivos:

  • GI 8. Describe las funciones de almacenamiento, digestión y motilidad del estómago.
  • GI 9. Describir el origen y la forma de la actividad eléctrica y la progresión de las ondas peristálticas.en todo el cuerpo y el antro del estómago. Incluya su papel en la mezcla y propulsión del contenido gástrico.
  • GI 10. Contraste los patrones de motilidad intestinal observados durante la fase de absorción.(segmentación) con la de la fase post-absortiva entre comidas (el complejo de motilidad migratoria).

3.2.3 Digestión y absorción de nutrientes

Voy a explicar cómo producimos ácido clorhidrico. Y ¿cómo regula el cuerpo la secreción de ácido por el estómago?

Los objetivos de aprendizaje son:

  • GI 11dentificar el componente proteico de las secreciones celulares principales.
  • GI 12. Describa el mecanismo de generación y secreción de H + gástrico, incluido el papel del K +,Cl-HCO3, anhidrasa carbónica, H + -K + ATPasa y Na + -K + ATPasa.
  • GI 13. Describir la modulación de la secreción de ácido gástrico por la célula enterocromafina y el control de este proceso (incluida la potenciación) por estimulación vagal, gastrina, histamina y somatostatina.
  • GI 14. Indique el mecanismo de daño a la barrera de la mucosa gástrica por aspirina, ácidos biliares y Heliobacter pylori.
  • GI 15. Identificar los estímulos que a) aumentan la liberación de gastrina y b) inhiben la liberación de gastrina.

La secreción de jugos en el estómago de mamíferos corre a cargo de células especializadas de su pared, la llamada mucosa gástrica. Se diferencian en ella dos grandes áreas, la mucosa oxíntica, que recubre el cuerpo y el fundus, y el área de glándulas pilóricas, que recubre el antro. La mucosa presenta múltiples pliegues, en cuyo interior se hallan las criptas gástricas, que son invaginaciones profundas del epitelio estomacal; las criptas configuran conductos y aperturas por los que las glándulas gástricas, que se encuentran en su base, evacúan sus productos a la luz estomacal.

Las glándulas gástricas están formadas por células secretoras de diferente tipo, unas son exocrinas y otras, endocrinas o paracrinas, aunque hay una diferencia importante entre los tipos de células secretoras de las glándulas de la mucosa oxíntica y las del área de glándulas pilóricas. A estas células y sus productos de secreción nos referiremos más adelante.

En el estómago de mamíferos hay tres tipos de células secretoras exocrinas en las paredes de las criptas de la mucosa oxíntica:

(1) Las células mucosas recubren las criptas gástricas y la entrada a las glándulas; secretan un moco ligero de consistencia acuosa.

(2) Las células principales y las parietales recubren las zonas más profundas de las glándulas gástricas; las más numerosas son células principales y secretan pepsinógeno y lipasa gástrica.

  • GI 16. Describa el papel del estómago en la prevención de la anemia perniciosa.

(3) Las células parietales (u oxínticas) secretan ácido clorhídrico y el denominado factor gástrico intrínseco, una glucoproteína esencial para la posterior absorción en el intestino de la vitamina B12, la deficiencia de vitamina B12 causa transtornos en la producción de glóbulos rojos (anemia perniciosa).

Figura tomada de: Florenzo Conti Fisiología Humana . Ed Mc Graw Hill 1°. Edición. 2010.

Además, hay algunas células troncales que se dividen rápidamente para dar lugar a los diferentes tipos celulares del epitelio. Hay que tener en cuenta que se trata de un tejido muy activo y que la mucosa gástrica se renueva en su totalidad en pocos días: tan solo tres en el estómago humano.

Todas las secreciones exocrinas citadas se evacúan a la luz estomacal y son denominadas de forma conjunta jugos gástricos.

GI 17. Describa el mecanismo de generación y secreción de H + gástrico, incluido el papel de los canales de K + y del intercambiador Cl-/HCO3, anhidrasa carbónica, H + -K + ATPasa y Na + -K + ATPasa.

Las células parietales secretan HCl a la luz glandular, de donde es evacuado al interior del estómago. Los protones (H+) se producen en el interior de las propias células parietales, a partir de la escisión de moléculas agua. El OH se combina con CO2 para dar ión bicarbonato mediante una reacción catalizada por la anhidrasa carbónica. Una ATPasa de H+/K+ bombea los protones al exterior de la célula (a la luz de la cripta). Esa bomba también introduce K+ en la célula, pero este difunde al exterior, a favor de su gradiente electroquímico, a través de los correspondientes canales. El transporte de H+ se realiza contra un gradiente de concentración enorme: en la cripta los protones pueden estar hasta tres o cuatro millones de veces más concentrados que el citoplasma de la célula parietal. Eso quiere decir que se necesita una cantidad de energía muy grande para salvar ese gradiente, lo que explica la abundancia de mitocondrias en las células parietales.

El cloruro procede del plasma, y su transporte está relacionado con la formación del bicarbonato (HCO3) antes referida. Un antiporter de Cl/HCO3 (en la membrana basolateral de las células parietales) traslada el bicarbonato al plasma a favor de su gradiente electroquímico y el Cl desde el plasma al interior celular (en contra de su gradiente de concentración). El ión cloruro se acumula así en el citoplasma y como está más concentrado aquí que en la luz estomacal y, además, la cara interna de la membrana es negativa, sale de la célula a favor de su gradiente electroquímico.

Tomada de Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.
  • GI 18. Describa el papel, si lo hay, del HCl en la digestión gástrica de carbohidratos, proteínas y grasas.

El ácido clorhídrico así formado en la luz del estómago cumple varias funciones importantes: (1) activa el pepsinógeno, convirtiéndolo en la enzima pepsina, a la vez que produce el grado de acidez óptimo para su actuación; (2) ayuda a la fragmentación del tejido conjuntivo y fibras musculares; (3) desnaturaliza las proteínas del alimento, eliminando así su estructura terciaria y haciendo los enlaces peptídicos más accesibles a la acción digestiva; y (4) elimina la mayor parte de (aunque no todos) los microorganismos que han sobrevivido a la acción de la lisozima salivar.

  • GI 19. Identifica los estímulos para la liberación de pepsinógeno y el mecanismo para activar el pepsinógeno. y describir los productos de digestión de la actividad de la pepsina.

El pepsinógeno, que se encuentra en vesículas secretoras de las células principales, es liberado al ducto de las criptas gástricas cuando se necesita. Una vez en la luz estomacal, debido al pH ácido, se convierte en pepsina y esta, a su vez, prosigue la activación de más unidades de pepsinógeno. La pepsina actúa sobre ciertos enlaces entre aminoácidos en el interior de las cadenas proteicas para rendir péptidos de menores dimensiones.

La digestión estomacal comprende, en realidad, tres actividades digestivas diferentes. En su tránsito por el fundus, las contracciones de la musculatura lisa que provocan las ondas peristálticas son todavía débiles. Por ello, en esa zona, el quimo es una sustancia semisólida de cierta consistencia y solo la zona exterior se encuentra expuesta a la acción de los jugos gástricos. En el interior de la masa semisólida sigue actuando la amilasa salivar. Más adelante, sin embargo, las contracciones peristálticas son más fuertes, hay más mezcla, el quimo pierde consistencia y los jugos gástricos tienen acceso a la mayor parte de las partículas en que se ha convertido el alimento. En esa fase cesa la digestión estomacal del almidón y el glucógeno y es cuando sobre todo el quimo actúan el HCl, la pepsina y la lipasa gástrica.

Llegados a este punto conviene tener presente que los productos vertidos al interior del estómago son, potencialmente, muy lesivos para la pared gástrica, sobre todo el ácido clorhídrico, pero también las enzimas proteolíticas. Por esa razón, la pared necesita protección. El epitelio estomacal (entre criptas) está formado por unas células que secretan un moco viscoso, de pH alcalino, que recubre todo el epitelio y sirve para protegerlo de la acción del ácido. Además de moco, esas células secretan bicarbonato, que queda embebido en el propio moco y que neutraliza el ácido de su entorno. La membrana celular de las células epiteliales es impermeable a los protones, por lo que estos no pueden penetrar en su interior ni causar daño, y esas células se encuentran unidas entre sí por uniones estrechas (zonulae occludentes), lo que impide o dificulta mucho que el ácido penetre entre ellas hacia la submucosa. Por último, hay que recordar que las células de la mucosa estomacal se renuevan muy rápidamente.

  • GI 20. Describa el pH del estómago en ayunas y describa el curso del tiempo y las causas.de los cambios de pH en las dos horas posteriores a la ingestión de una comida.

Ahora consideremos la regulación de la secreción ácida. La secreción ácida no es constante. Justo después de la alimentación hay un aumento en la producción de ácido. Que alcanza un pico aproximadamente 90 minutos después de la alimentación (ver vigura de abajo). Después de este pico, hay una caída en la producción de ácido. Este aumento en la secreción de ácido ocurre cuando los alimentos entran en el estómago. Tengan en cuenta que al mismo tiempo que tenemos un aumento en la producción de ácido, también hay un aumento en el pH. Al principio, el valor de pH en la luz es de dos, es decir ácido clorhídrico concentrado. El pH entonces se eleva a unos cinco. Luego, el pH cae para tener un nuevo nivel basal de pH, de dos. ¿Por qué el pH aumenta rápidamente en los primeros 90 minutos después de la alimentación? La razón por la que se convierte en un pH más básico es que, la comida está llegando a la luz del estómago. Los protones libres se unen a la comida. Esto elimina protones libres. Como recordarán, el pH es el logarítmo base diez, de la concentración de protones libres. Así pues, a medida que los protones libres se eliminan mediante la unión a la comida, hay un ligero aumento en el pH. Eventualmente, a medida que la comida sale del estómago, entonces el pH vuelve a caer a un pH de dos.

  • GI 21. Definir las principales características y relacionar temporalmente las características de las fases cefálica, gástrica e intestinal de la regulación del tracto gastrointestinal.
  • GI 22. Identificar los estímulos que a) aumentan la liberación de gastrina y b) inhiben la liberación de gastrina.
  • GI 23. Describir la modulación de la secreción de ácido gástrico por estimulación vagal, gastrina, histamina y somatostatina.

¿ Cómo se regula esto y por qué? Esto tiene que ser regulado porque el ácido es muy, cáustico. La célula parietal no secreta ácido a menos que sea realmente necesario. Hay una cantidad muy pequeña de ácido que se produce en el estado basal o en el estado de ayuno. Entonces la producción de ácido aumenta cuando lo necesitamos para digerir los alimentos.

La secreción de jugo gástrico y la motilidad gástrica esta bajo dos tipos de control.

a) Nervioso. Los mensajes son transmitidos rápidamente del centro de la alimentación en el hipotálamo hacia el cerebro y bulbo raquídeo y por el sistema nervioso autónomo para efectos inmediatos, por ejemplo: la estimulación del nervio vago produce la secreción de jugo gástrico de las glándulas gástricas y también incrementa la motilidad gástrica.

b) Humoral. El mensaje es químico y por vía del torrente sanguíneo hacia los órganos diana, que son las glándulas gástricas. El efecto es de larga duración.

La primera fase se llama la « fase cefálica». Esta fase es desencadenada por el sistema nervioso parasimpático y es una fase anticipatoria (prepara al estómago para recibir los alimentos). Si sólo hueles comida, o piensas en comida, o ves comida, como cuando pasas por una panadería y ves todos esos ricos pasteles, entonces esas sensaciones desencadenan la liberación de ácido en el estómago. Esto ocurre debido a la acetilcolina. Este es el neurotransmisor de la inervación parasimpática a la célula parietal. Y se libera por el aumento de la actividad eléctrica del nervio vago y la Ach Estimulará la bomba de protones. Así si aumentamos la actividad de la bomba de protones se produce HCl. Cuando se activa, el sistema nervioso parasimpático también modula otra región del estómago, las células antrales. Estas células antrales se llaman células G. Las células G secretan gastrina. La gastrina es una hormona. Esta es una regulación indirecta de la célula G. Pero con la activación parasimpática, la célula G comenzará a secretar gastrina. La gastrina entra en la sangre. y llega a la célula parietal del estómago (Ver la figura de abajo).

Figura tomada de: Florenzo Conti Fisiología Humana . Ed Mc Graw Hill 1°. Edición. 2010.

En la célula parietal, la gastrina se une al receptor de gastrina que está presente en la superficie de las células parietales. Al hacerlo, la gastrina aumenta la actividad de la bomba de protónes. La gastrina también trabaja en una célula vecina dentro de la región fúndica. A una célula vecina de la célula parietal, esta célula se llama célula enterocromafin. La célula enterocromafin secreta un mensajero paracrino, la histamina. Un mensajero paracrino, como usted recuerdan, es un producto químico que se secreta en el espacio intersticial, y afecta el tejido que rodea a la célula endócrina. La histamina, se une al receptor de histamina en la célula parietal. Aumentando la actividad de la bomba de protones.

Así que tenemos tres señales, entonces que aumentan la producción de ácido y modulan la bomba de protones de la célula parietal. El primero es acetilcolina. Que es la entrada parasimpática directa. El segundo es gastrina, una hormona, proveniente de la célula G del antro del estómago. Y el tercero es la histamina, una señal paracrina. Esto proviene de la célula ECL vecina dentro de la región fúndica. Esta es la fase cefálica. La fase cefálica representa alrededor del 40% del ácido que se va a producir.

En la fase gástrica, la presencia de comida en el estómago se detecta y activa los reflejos vagovagales para estimular la secreción. La comida en el estómago origina la distensión y el estiramiento, que son detectados por las terminaciones nerviosas aferentes (sensitivas) de la pared 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). Además,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 actividad vagal aferente. La naturaleza exacta de estos quimiosensores no está clara, pero podría implicar células endocrinas que liberan su contenido para activar las terminaciones nerviosas.

Hay también una importante retroalimentación negativa 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 secreción de H+ estimulada por la comida no se quede sin control. Cuando la concentración de H+ en la luz alcanza cierto nivel (por debajo de pH 3), la somatostatina se libera desde las células endocrinas de la mucosa antral.
La somatostatina tiene una acción paracrina sobre 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 secretagogos 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 ranitidina, bloquean la secreciónácida estimulada por los secretagogos. Así, la mayor parte de la respuesta a la gastrina procede de la liberación de histamina estimulada por la gastrina. La gastrina también iene importantes efectos tróficos.

Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.
Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.

Hay una segunda señal, que proviene del comienzo del intestino delgado, llamada duodeno. Esta señal que secreta el duodeno, es una hormona. la hormona se llama secretina. La secretina llega por la sangre a estas células G dentro del antro. La secretina se une al receptor de secretina que está presente en la superficie basal de la célula G. La secretina también inhibe la secreción de gastrina. Así que tenemos dos señales entonces que inhibirán la secreción de gastrina de la célula G del antro. Una es una hormona y esa es la secretina y la segunda es una paracrina que proviene de las células D, una célula vecina, la somatostatina.

Figura tomada de: Florenzo Conti Fisiología Humana . Ed Mc Graw Hill 1°. Edición. 2010.

  • GI 24. Identificar el tipo de célula y la ubicación anatómica de las células endocrinas que secretan gastrina, secretina y colecistoquinina (CCK).
  • GI 25. Clasifique los siguientes neurotransmisores, hormonas y mediadores paracrinoscomo excitadores o inhibidores: noradrenalina, acetilcolina, gastrina, secretina, CCK, histamina y somatostatina.
Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.
  • GI 26. Explicar las causas que subyacen a las úlceras gástricas.
  • GI 27. Discutir los diversos tratamientos para las úlceras gástricas.

Entonces, ¿cuáles son las causas y el tratamiento de las úlceras? Las úlceras son erosiones de la barrera mucosa que recubre todo el interior del estómago. Esta barrera mucosa es resistente al ácido. Mientras esté allí, las células epiteliales que estan debajo de esta barrera mucosa, están protegiendo a la mucosa del pH ácido del lumen del estómago. Lo interesante de esta geometría en particular, es que entre las células y la barrera mucosa, en realidad hay un compartimento muy pequeño. Ese compartimento tiene un pH neutro. Así que las células mantienen un compartimento neutro inmediatamente alrededor de ellas, y luego está la barrera mucosa, y fuera de eso tenemos el pH muy bajo, del ácido clorhidrico .

Lo que sucede es que si algo interrumpe esa barrera mucosa, entonces el ácido puede llegar a las células epiteliales. El ácido degradará las células epiteliales. La pérdida de la barrera mucosa puede ocurrir cuando tomamos algo llamado AINE (antiinflamatorios no esteroidales, por sus siglas en ingles). Estas son fármacos como la aspirina o el ibuprofeno. Estos farmacos en exceso pueden provocar úlceras. La aspirina o ibuprofeno erosiona esta barrera mucosa porque impide la secreción de la barrera mucosa. Esto implica un segundo sistema, que usa prostaglandinas. Cuando perdemos esa barrera mucosa, el ácido puede llegar a las células y erosionar las células. Esto se llama úlcera gástrica.

Durante muchos, muchos años se pensó que las personas que desarrollaron úlceras eran individuos muy nerviosos, altamente estresados. Luego, hace varios años, un individuo, un patólogo de Australia, comenzó a examinar algunas disecciones de sus pacientes después de su muerte. Cuando estaba haciendo estas disecciones se dio cuenta de que muchos estaban infectados. Tenían algún tipo de infección dentro del estómago además de sus úlceras. Luego propuso que tal vez la formación de úlceras se debiera a una bacteria. Aisló la bacteria. Así, y la bautizó como Helicobacter pylori Durante muchos años, trató de convencer al campo de la medicina gastrointestinal, que esta era la causa de las úlceras y que seríamos capaces de tratarla dándole a estos individuos un antibiótico para eliminar la infección bacteriana. Durante muchos años fue totalmente desacreditado. Pero persistió en su idea y eventualmente cultivo estas bacterias. Se las bebió tratando de ocacionarse una úlcera. Para demostrar que estas bacterias eran, de hecho, la causa de las úlceras. Se las arregló para enfermarse, pero no desarrolló una úlcera. Resulta que, con el tiempo, se demostró que Heliocobacter pylori es, de hecho, el agente causal. Es el agente infectivo. Cuando el individuo está infectado, entonces la bacteria vive entre la barrera mucosa y el epitelio. Vive dentro de esa zona neutral entre estos dos compartimentos. La bacteria , cuando está en esa área en particular, entonces causa erosión de la barrera de la mucosa, y eso es lo que conduce eventualmente a úlceras. Fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina por su trabajo.

Resulta que hay alrededor del cincuenta por ciento de la población en todo el mundo infectada por el Helicobacter pylori, pero solo el quince por ciento de estos individuos presentan síntomas de úlceras. Hay resistencia a la formación de úlceras por estas bacterias en particular. Resulta que el era uno de esos individuos que es resistente a la bacteria.

Entonces, ¿cómo tratamos normalmente las úlceras? Normalmente tratamos las úlceras de las tres maneras. La primera es que los individuos toman bicarbonato. Esto es esencialmente lo que son las TUMS. La segunda es que puede darle a un paciente un antagonista de la histamina. Este medicamento se une al receptor de histamina en las células parietales y evita que el receptor de histamina active la bomba de protones. Un ejemplo de esto sería la ranitidina. La tercera forma es dar un inhibidor de la bomba de protones. El inhibidor de la bomba de protones, omeprazol son medicamentos que inhiben irreversiblemente la bomba de protones. Estos medicamentos son efectivos durante períodos de tiempo más largos porque la bomba de protones tiene que ser sintetizada. Tiene que ser repuesta en la superficie celular. El inhibidor de la bomba de protones es muy efectivo. Cuando sea apropiado, se administra con un antibiótico para extirpar el H.pylori.

Entonces, ¿cuáles son nuestros principales conceptos generales?

El primer concepto general es que la secreción ácida aumentará en los primeros 90 minutos de alimentación, pero el pH es amortiguado por los alimentos. Eso significa que el pH aumentará a medida que aumenta la producción de ácido. Luego, finalmente, por 90 minutos, comenzamos a ver una caída en la producción de ácido y, al mismo tiempo, vemos una caída en el pH. Esta caída en el pH ocurre cuando la comida sale del estómago, luego el pH cae a niveles basales, que es un pH de dos.

En segundo lugar, la secreción de ácido gástrico por la célula parietal es estimulada por la actividad parasimpática. Solo el olor de la comida, pensar en la comida, ver la comida, activará la bomba de protones. Este aumento de la actividad parasimpática también aumenta la cantidad de gastrina que es secretada en la sangre por la célula G antral. La gastrina a su vez aumenta la histamina, una señal paracrina secretada por la célula D de la región fúndica.

Tercero, el pH bajo disminuye la secreción de ácido gástrico. Como ustedes recuerdan, cuando después de 90 minutos, el pH entonces comienza a caer dentro de la luz del estómago hacia un nuevo a un pH de dos. Ahora hay cantidades muy altas de protones libres. Este pH de dos activa la secreción de somatostatina de la célula D del antro. La célula D secreta somatostatina. Actúa como una señal paracrina para inhibir la secreción de gastrina de la célula G. Además, la llegada de quimo ácido, al duodeno hace que las células epiteliales del duodeno secreten secretina. Eso es una hormona. La secretina causa retroalimentación negativase para disminuir la secreción de gastrina en las células G.

En cuarto lugar, dijimos que las úlceras pueden ocurrir cuando nuestra barrera mucosa en el estómago se erosiona. Este mucosa se pierde debido al uso de AINES.Los AINES como la aspirina o el ibuprofeno, inhibe la síntesis de moco. Las úlceras pueden ocurrir con una infección con Helicobacter pylori.

Y cinco, el tratamiento de las úlceras gástricas, puede ocurrir en uno de los tres sitios. El primero es la simple neutralización del pH. Esto es simplemente añadiendo un amortiguador, como bicarbonato a la luz del estómag. O en segundo lugar, la adición de un bloqueador de receptores de histamina que inhive la activación de histamina de la bomba de protones. Esto disminuye la producción de ácido. Y luego, tres, podríamos simplemente inhibir la capacidad de la célula parietal para producir ácido mediante la inhibición de la bomba de protones . Este último tratamiento elimina por completo la capacidad de secretar ácido. Una cosa en la que quiero que pienses es que si inhibimos la producción de ácido, de estas células, ¿qué crees que pasa con la secreción de gastrina? ¿ Subirá? ¿Va a bajar? ¿ O se mantendrá sin cambios? Así que piense en eso y la retroalimentación negativa.

Hoy vamos a hablar de digestión y absorción. Los objetivos de aprendizaje que queremos explicar son los siguientes:

  • GI 28. Primero son los mecanismos de digestión y absorción e identificar dónde ocurren dentro del tracto gastrointestinal.
  • GI 29. Lo segundo de lo que queremos hablar es de la absorción de agua y donde esto ocurre a lo largo del tracto gastrointestinal.
  • GI 30. El último es el mecanismo subyacente de la diarrea y sus causas.

Como ustedes recuerdan, el tracto digestivo o tracto gastrointestinal, comienza en la boca y luego se extiende hacia el esófago. Esto permite la entrega muy rápida de materiales alimenticios en el estómago.

El estómago tiene las regiones descritas en la imagen de abajo.

Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.

En el estómago, encontramos ácido. Este ácido comienza a actuar sobre los materiales alimenticios y se empiezan a degradar los materiales proteicos. Al hacerlo, hace lo que se llama quimo. El quimo sale del estómago a un ritmo muy lento para entrar en el duodeno. Los cuatro factores más importantes que influyensobre el vciamiento gátrico son la grasa, el ácido, la hipertonicidad y la distensión. La presencia de uno o más de estos estímulos en el duodeno activa los receptores duodenales apropiados, disparando ya sea una respuesta neuronal u hormonal que pone freno sobre la motilidad gástrica al reducir la excitabilidad del músculo liso gástrico. La subsecuente reducción en la actividad peristáltica del antro disminuye la tasa de vaciamiento gátrico.

  • La respuesta neuronal es madiada tanto por los plexos nerviosos intrinsecos (reflejos cortos) como por los nervios autónomicos (reflejos largos). Colectivamente estos reflejos se llaman reflejos enterogástricos.
  • La respusta hormonal involucra la liberación de varias hormonas por la mucosa del intestino delgado. Estas hormonas se conocen colectivamente como enterogastronas. La sangre lleva estas hormonas al estómgo, donde inhibe las contracciones del antro para educir el vaciamiento gástrico. Las dos enterogastronas más importantes son la secretina y la colecistocinina (CCK). La secretina producidas por las céluas endocrinas que se conocen como células S y la CCK por las células endócrinas llamadas células I que se encuentran en la mucosa duodenal y yeyunal. El nombre colecistocinina se deriva del hecho que es la misma hormona que también causa la contracción de la vesícula biliar (cole significa «bilis»; cisto se refiere a la vesícula»; y cinina significa «contracción»). Recordemos como se muestra en la Tabla 26-1. Qué le estímulo para la liberación de secretina es el un pH bajo y el estímulo para la liberación de CCK son las grasas y proteínas hidrolizadas. La secretina y la CCK son las principales hormonas gastrointestinales que realizan otras funciones importantes además e funcionar como enterogatronas.
  • GI 31. Predecir los efectos de a) contenido luminal (acidez, osmolaridad, contenido de grasa, volumen) sobre la tasa de vaciamiento gástrico, incluida la retroalimentación duodenal y describir los mecanismos por los cuales estos efectos regulan el vaciaminto gástrico.

Los cuatro factores más importantes que influyen sobre el vaciamiento gátrico son

  • La distención. Demasiado quimo en el duodeno inhibe el vciamiento gástrico, dándole al duodeno distendidotiempo para manejar el volumen excesivo de quimo que ya contiene, antes de que obtenga aún más.
  • El ácido. Débido a que el estómago secreta HCl, el quimo altamente ácido se vacía en el duodeno, donde es neutralizado por el bicarbonato de sodio (NaHCO3) secretado al lumen duodenal principalmente por el páncreas. El ácido no neutralizado irrita la mucosa duodenal e inactiva las enzimas pancreáticas digestivas que se secretan al lumen duodenal. Por eso el ácido no neutralizado inhibe el vaciamiento gástrico.
  • La tercera razón que puede retrasar la entrada de alimentos al duodeno, la primera parte del intestino delgado, es una comida grasa. Si lo piensas, cuando tienes una comida grasa, la grasa tiende a no ser soluble en agua. Tiende a flotar sobre una solución acuosa. El estómago contiene HCl que es acuoso. A medida que el quimo ácido se elimina del estómago, la grasa flotando en la superficie del quimo es una de las últimas cosas que se eliminan del estómago.
  • Hipertonicidad. Las paredes del estómago no son permeables al agua. Podrías beber agua pura. Eso no afecta el movimiento del agua a través de las paredes del estómago. Usted podría tener soluciones hipertónicas muy altas entrando en el estómago, como una Coca Cola. Esta solución hipertónica está bien en el estómago. Pero en el intestino delgado, las paredes son permeables al agua. En todo momento, la luz del intestino, de hecho, todo el intestino delgado y el intestino grueso son isotónicos para las células. Se mantiene a 300 miliosmoles en todo momento. El agua se moverá a través de las células, desde el espacio sanguíneo, a través de las células, y hacia el lumen, y desde el lumen hacia la sangre, para mantener esta ismolaridad. Si agregamos una solución hipertónica al duodeno, y lo hacemos muy rápido, lo que sucederá es que mucha agua también se moverá hacia la luz. Este volumen extra estirará las paredes hasta el duodeno. Esto será muy doloroso. El único tipo de dolor que percibe desde el tracto gastrointestinal es el estiramiento. Sin embargo, si estiras las paredes, entonces hay dolor.

Por lo tanto, entregamos el quimo (ácido) luego muy lentamente el estómago se va vaciendo durante cuatro horas. El material ácido ingresa al comienzo del intestino delgado, que es el duodeno.

El intestino delgado está construido de tal manera que tenemos esencialmente nueve metros de tubería. Los primeros 25 cm son el duodeno. Luego tenemos tres metros de yeyuno y cuatro metros y medio de íleon.

El tubo en sí tiene un ambiente acuoso dentro de la luz del tubo. Es dentro de ese ambiente acuoso donde va ha tener lugar la digestión. Descompondremos los materiales alimenticios dentro de la luz, y luego absorberemos los materiales a través de las células luminales. Ambos procesos llevan tiempo. Por lo tanto, el movimiento del quimo a través de esta área particular del cuerpo va a ser lento. Pasará entre dos y cuatro horas para mover los materiales a través del intestino. El intestino delgado es el principal sitio de digestión y absorción.

Luego entramos en el intestino grueso, al que me referiré como el colon. Ahí es donde tenemos absorción, predominantemente de agua y electrolitos. Tenga en cuenta que la entrega de material alimentario absorbido no está regulada ya que entra en el intestino delgado. Además, se agregan otros materiales y líquidos de las glándulas accesorias. Estos se secretan primero y luego se entregan en la luz del intestino delgado donde se produce la digestión.

  • GI 32. Enumere los estímulos que liberan a) secretina yb) CCK y los mecanismos celulares por los cuales estos agentes controlan la secreción pancreática.

¿ Cuáles son algunos de estos materiales secretados? El primero de estos se agrega cuando tenemos carbohidratos que llegan al duodeno. El epitelio del duodeno reconoce que los carbohidratos están presentes dentro de la luz. Ellos envían una señal que es una hormona. Más de una, pero en este caso particular, el péptido similar al glucagón (GLP1) por sus sigla en ingles). El GLP1 funciona en el páncreas, en los islotes del páncreas. Los islotes del páncreas o islotes de Langerhans tienen una función endocrina. Ellos van a secretar insulina en la sangre.

Figuga con tomada con permiso del Dr. Iván Villanueva ENCB Depto de Fisiología.

El GLP1 potencia la secreción de insulina, permite que la insulina se libere de las células beta. La segunda de estas señales procedentes de las células epiteliales duodenales es en respuesta a la grasa y péptidos. Cuando péptidos, recuerde en el estómago comenzamos la disección de proteína en péptidos. Los péptidos ahora se entregan al duodeno. Estos péptidos hacen que el duodeno secrete una hormona que se llama colecistoquinina o CCK. La colecistoquinina también funciona en el páncreas, pero funciona en las células exocrinas del páncreas. Estas células exocrinas secretan enzimas inactivas (zimógenos)en un conducto, el conducto pancreático. A continuación, el conducto suministra las enzimas inactivas directamente en el lumen del duodeno. Las enzimas inactivas se llaman zimógenos. Cuando llegan al duodeno, una proteasa llamada tripsina, puede activar todos los cimógenos, todas estas enzimas inactivas que llegan del páncreas. El segundo efecto que tiene la CCK es en la vesícula biliar. La vesícula biliar es un lugar de almacenamiento de bilis, un detergente como la molécula, sintetizado por el hígado. El hígado secreta bilis continuamente. Se almacena dentro de la vesícula biliar. Cuando es necesario, entonces, la CCK causa la contracción de la vesícula biliar. Esto expulsa la bilis directamente a un conducto que luego entrega la bilis al duodeno. La bilis, como hablaremos en unos minutos, es un detergente que es necesario para la digestión de las grasas. Lo último es la llegada de los ácidos. Cuando un quimo ácido entra en el duodeno, las células epiteliales secretan la hormona, secretina. La secretina mediate retroalimentación negativa, inhibe la secreción de gastrina por la célula G en la porción antral del estómago. La secretina también actúa en el páncreas. En el páncreas hace que las células del conducto páncreático secreten bicarbonato. Este bicarbonato se utiliza para neutralizar el quime ácido que llega a la luz del duodeno. Además, el bicarbonato produce un ambiente alcalino. Este ambiente alcalino es necesario para la actividad óptima de todas las enzimas pancreáticas que se utilizan para degradar los materiales alimenticios. Estas enzimas incluyen proteasas, lipasas y nucleasas. Son capaces de degradar todos los materiales que entran en el cuerpo como alimentos.

Figura tomada con permiso del Dr. Iván Villanueva Berrcerril. ENCB. IPN. México.

Así que veamos esta célula del páncreas exocrino por un segundo. La célula exocrina del páncreas, como dije, secreta sus cimógenos al conducto panreático. El páncreas exócinos se parece a un cuentagotas. Tienes la bombilla en un extremo del cuentagotas y tienes las células del conducto saliendo de eso. Las células exocrinas que se muestran aquí están en un cúmulo. Estas se llaman células acinares. Funcionan como células exocrinas. La CCK, la hormona proveniente del duodeno, hará que estas células secreten los gránulos del zimógeno. Los gránulos de zimógeno, son vesículas llenos de enzimas inactivas. Estas vesículas se mueven hasta la superficie de la membrana plasmática y luego secretan todos los cimógenos (o enzimas inactivas) fuera de las células. Los zimógenos entran en el conducto. Como dije, se activan una vez que llegan al duodeno. El segundo efecto que ocurrirá es que la secretina causará la secreción de bicarbonato.

Estas son las células que recubren los conductos. Estas células secretan bicarbonato. El bicarbonato llega al duodeno. Se utiliza para neutralizar el quimo ácido y para crear un ambiente alcalino en la luz. Las enzimas se entregan en la luz, y se activan a su pH óptimo alcalino.

Consideremos lo que está sucediendo dentro del propio tracto gastrointestinal. En particular, lo que está sucediendo dentro del duodeno y en el yeyuneo, el siguiente segmento del intestino delgado. Aquí es donde tenemos la mayor parte de la digestión de los materiales que ocurren dentro de la luz. Posteriormente comenzamos a absorber materiales digeridos a través de las células epiteliales que recubren esta zona.

  • GI 33. Describa cada una de las adaptaciónes anatómicas que permiten aumentar mucho la superficie de absorción en el intestino delgado.

Hay dos puntos que recordar sobre estas células epiteliales. Uno, es que hay grandes pliegues de estas células que se llaman vellosidades. Además, hay pequeños pliegues en las superficies de estas células. Estos pliegues más pequeños se llaman microvellosidades. Los pliegues, tanto las vellosidades como las microvellosidades, aumentan el área de absorción de esta región. ¿Como las vellosidades intestinales estan especializadas en su trabajo de absorber la comida digerida?

  • Hay millones de vellosidades que dan una gran superficie.
  • Cada vellosidad tiene miles de microvellosidades (ribete en cepillo) que incrementan aún más el área de absorción.
  • Tienen un rico abasecimiento vascular para que los nutrientes puedan ser absorbidos .
  • Tiene ramas del sistema linfático que permiten absorber los ácidos grasos y monoglicéridos.
  • La pared de las vellosidades intestinales es de una célula de grosor para que puedan pasar rápidamente los nutrientes.
Figura tomada con permiso del Dr. Iván Villanueva Berrcerril. ENCB. IPN. México.
  • GI 34. Compare la absorción de glucosa con el de el transporte activo secundario aminoácidos incluido el ion utilizado como fuente de energía.

A través del intestino delgado, hay un área de absorción muy grande. Es del tamaño de una cancha de dobles para tenis. Lo que se encuentra en las superficies luminales de estas células son transportadores. Tenemos todos los tipos diferentes de transportadores. Pero quiero hablar de un par de importantes. El primero es el cotransportador de glucosa y sodio. Esto se llama SGLT1. El SGLT1 es el transportador de sodio/glucosa. Este transportador mueve la glucosa en el interior de las células epiteliales. La digestión de carbohidratos libera glucosa. Ahora las moléculas de glucosa y el sodio se mueven a estas células epiteliales. A medida que la glucosa entra en la célula se transporta a través de la célula hacia el lado opuesto a la superficie basalateral. Allí sale de la célula a través de un transportador GLUT2.

La capacidad de estas células para llevar glucosa a las células y a través de las células y al intersio es impulsada por el gradiente de sodio que está dentro de las células. Este proceso se denomina transporte activo secundario. El transporte activo secundario ocurre porque en la superficie basal de las células, tenemos nuestra ATPasa de Na*/K+ bomba de sodio. A medida que el sodio entra en la célula, la ATPasa de sodio/potasio la saca de la célula. Esta acción mantiene el gradiente muy bajo de Na+ dentro de la célula.

Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.

La presencia del SGLT1, una vez descubierto, ha permitido que los individuos se rehidraten muy rápidamente de un estado deshidratado. Un ejemplo de esta acción es el siguiente: Hay un equipo de fútbol américano, llamado los Lagartos (Gators), en Florida. Estos individuos, estaban jugando bajo el sol ardiente. El entrenador estaba preocupado de que se estaban deshidratando. Quería tener una forma muy rápida de poder rehidratar a sus jugadores. Así que fue al nefrólogo del centro médico que estaba cerca y les preguntó qué sustancia debía darle a sus jugadores para rehidratarlos rápidamente. La sustancia, por supuesto, era la sal, la glucosa y el agua. Esa mezcla fue entonces llamada Gatorade. Se convirtió en un producto comercial. La escuela ahora tiene una patente sobre Gatorade. El Gatorade utiliza el SGLT1 para rehidratar el cuerpo rápidamente.

Hay otros transportadoes que se encuentran en estas células. Eso es lo que se indica aquí. Tenemos aminoácidos simples. Degradamos las proteínas en aminoácidos. Estos aminoácidos, todos los diferentes tipos de aminoácidos, se mueven con cotransportadores a las células en las células epiteliales. Vuelven a cruzar la célula y se extruyen en la superficie basal con un transportador. Los aminoácidos salen de las células, entran en la sangre y luego van hígado. Est, es de nuevo gracias a un transporte activo secundario. Es decir los aminoácidos se transportan igual que la glucosa por un tansporte activo secundario impulsado por la Na+/K+ ATPasa.

Figura tomada de: Florenzo Conti Fisiología Humana . Ed Mc Graw Hill 1°. Edición. 2010.

También hay otra manera en que los aminoácidos pueden llegar a través de estas células. Este proceso mueve dipéptidos y/o tripéptidos. También se unen a un co-transportador. Eso es lo que se muestra aquí. Este co-transportador se llama el transportador PEPT. El transportador PEPT es un cotransportador de péptidos/ protón, una vez más transporte activo secundario. A medida que el protón se mueve a favor de gradiente de concentración, entonces los péptidos se mueven hacia las células.

Una vez dentro de la célula se degradan a aminoácidos. Los aminoácidos simples luego dejan en la superficie basal por simportadores para aminoácidos.

Mientras estamos moviendo todos estos materiales, estos nutrientes a través de estas células. También estamos moviendo agua por ósmosis.

Tenemos que mantener condiciones isotónicas dentro de la luz intestinal. Eso se hace moviendo agua. Así que a medida que movemos estos materiales, el agua también atraviesa las células. Se absorbe en el cuerpo durante la alimentación.

Figura tomada de: Boron Walter. Fisiologóa Médica 3° Ed. Ed. Elsevier

Higado y vesícula biliar.

  • GI 35. Enumere los componentes de agua, iónicos, sales biliares y bilirrubina de la bilis segregada por el hígado.
  • GI 36. Identificar el papel de la secretina sobre la producción hepática de bilis.
  • GI 37. Describa el papel de la CCK en provocar la liberación de bilis de la vesícula biliar, incluida los efectos sobre el esfínter de Oddi.
  • GI 38.Describe la estructura anfipática de los ácidos biliares y predice cómo esta propiedad ayuda a ladigestión de grasas.
  • GI 39. Compare el estado físico de una emulsión con una solución micelar y explique las condiciones para la formación de emulsificaciones y micelas en el duodeno.

Además de las secreciones pancreáticas, el intestino delgado también recibe secreciones procedentes del sistema biliar, que está formado por el hígado y la vesícula biliar. Nos referimos, en concreto, a la bilis y, en particular, a las sales biliares. Es este el principal asunto que trataremos en esta anotación.

Higado y vesícula biliar humanos. Imagen: cancer.org

Pero eso será algo más adelante, porque al hígado corresponden funciones adicionales de gran relevancia que queremos consignar aquí para dejar constancia de ellas. Para empezar, es el órgano que gobierna el metabolismo del conjunto del organismo; podría decirse que es el órgano metabólico maestro, su director. Se ocupa del procesamiento metabólico de proteínas, carbohidratos y lípidos, tras su absorción en el intestino, incluyendo también la gluconeogénesis (síntesis metabólica de glucosa a partir de precursores no glucídicos). Y almacena glucógeno y grasas, a la vez que otras sustancias de menor relevancia cuantitativa, como hierro, cobre y varias vitaminas.

El hígado también se ocupa de degradar productos residuales y hormonas, además de eliminar agentes tóxicos y sustancias, procedentes del exterior, sin utilidad biológica o potencialmente peligrosas (fármacos, por ejemplo). También sintetiza proteínas y lipoproteínas plasmáticas, entre las que se encuentran las que participan en la coagulación de la sangre y las que transportan fosfolípidos, colesterol y hormonas esteroideas y tiroideas.

A las tareas anteriores, hay que añadir que activa la vitamina D (tarea compartida con el riñón); elimina, mediante el concurso de sus macrófagos (células de Kupffer), bacterias y glóbulos rojos que ya han finalizado su vida útil; secreta las hormonas trombopoietina (estimula la producción de plaquetas), hepcidina (regula el metabolismo del hierro en mamíferos), IGF 1 o factor de crecimiento insulínico 1 (estimula el crecimiento); excreta el colesterol y la biliverdina y bilirrubina, que son productos derivados de la degradación de la hemoglobina; y en algunas especies de mamíferos (no en primates y conejillos de India) y de aves sintetiza ácido ascórbico (vitamina C).

Es de destacar que con la excepción de las células de Kupffer, todas las funciones aquí consignadas son realizadas por un mismo tipo celular, el hepatocito. Por lo tanto, no hay diferenciación de funciones con arreglo a tipos celulares (puesto que solo hay los dos citados), sino en virtud de los orgánulos en que se desarrolla cada una de ellas. En ellos radica la función y esta se diferencia de unos orgánulos a otros.

El hígado es un órgano muy irrigado, y el flujo sanguíneo en su interior está organizado de tal modo que cada hepatocito está en contacto con sangre venosa proveniente del tubo digestivo y sangre arterial procedente de la aorta. Los capilares procedentes del intestino se van agrupando hasta confluir en la vena porta hepática que penetra en el hígado donde se vuelve a ramificar en múltiples capilares, formando una red de (los denominados) sinusoides hepáticos. Esos sinusoides son los que permiten que la sangre procedente directamente del estómago e intestino delgado difunda a todas las células del hígado para que provean a estos de las sustancias absorbidas. La sangre sale del órgano con los productos elaborados o expulsados para su eliminación (como la urea, por ejemplo) y lo hace a través de la vena hepática, en la que confluyen los capilares que lo drenan. Además de la sangre procedente del digestivo, al hígado también le llega sangre arterial con oxígeno y otras sustancias procedentes del conjunto del organismo para su procesamiento en los hepatocitos.

El hígado se organiza en lóbulos, disposiciones hexagonales de tejido en torno a una vena central. A lo largo de los vértices exteriores de los lóbulos discurren una rama de la vena porta hepática, otra de la arteria hepática y un ducto biliar. De la vena y arteria citadas salen amplios sinusoides que se dirigen hacia la vena central. Las células de Kupffer tapizan los sinusoides, atrapan a cuantas bacterias y eritrocitos fuera de servicio se encuentran, y los eliminan. Los hepatocitos se disponen en placas de dos células cada una, de manera que todas se encuentran en contacto con los vasos sanguíneos, como hemos dicho antes. Las venas centrales de cada lóbulo convergen en la vena hepática que es la que sale del hígado y se une a la vena cava inferior.

OpenStax College – Wikimedia Commons

El canalículo de la bilis discurre entre las dos células de cada placa, recibiendo secreción biliar de todas ellas. Los canalículos se dirigen hacia el exterior del lóbulo y transportan así la bilis hasta los ductos que se encuentran en los vértices de los hexágonos (lóbulos hepáticos); los ductos de cada lóbulo acaban agrupándose en el ducto hepático común, que es el que lleva la bilis al duodeno.

El hígado produce bilis de forma permanente, pero el acceso de la bilis al duodeno se encuentra controlado por el esfínter de Oddi, que solo permite su paso cuando hay quimo en el duodeno y puede, por lo tanto, ser utilizado. Cuando el esfínter se encuentra cerrado las sales biliares se acumulan en la vesícula biliar, que hace las veces de depósito. Con cada comida la bilis entra en el duodeno debido al vaciado de la vesícula y al aumento en la producción a cargo del hígado. Los seres humanos producimos entre 250 ml y 1 l de bilis cada día. El mensajero que desencadena la contracción de la vesícula y la relajación del esfínter de Oddi es la hormona CCK (la colecistoquinina que vimos en El páncreas) y que se libera por efecto de la presencia de grasa en el duodeno.

Imagen: Wikimedia Commons

La bilis contiene colesterollecitina, sales biliares, y bilirrubina y biliverdina, y estas sustancias se encuentran en una solución ligeramente básica, similar a la producida por las células de los ductos del páncreas. Las sales biliares son derivados del colesterol y participan en la digestión y absorción de las grasas debido a su acción detergente y a la formación de micelas. Tras su intervención la digestión de lípidos, son reabsorbidas mediante transporte activo en el íleon, la zona terminal del intestino delgado. De allí, a través del sistema porta, vuelven al hígado. Se calcula que en promedio, en cada comida unas mismas sales circulan dos veces por el duodeno e intestino delgado, y que cada día se pierden con las heces un 5% de las sales biliares. Su pérdida es repuesta por los hepatocitos de manera que el total se mantiene constante.

Las sales biliares intervienen en la digestión de las grasas favoreciendo su emulsificación. Convierten gotas grandes de lípidos en gotas de muy pequeño tamaño suspendidas en el quimo acuoso. De esa forma aumenta muchísimo la relación superficie/volumen y exponiendo una mayor superficie micelar a la acción de la lipasa pancreática, de manera que esta puede atacar las moléculas de triglicéridos. Sin la formación de emulsiones, la mayor parte de esos triglicéridos quedarían en el interior de las gotas grandes lejos del alcance enzimático.

Las sales biliares actúan como los jabones. Ambos son anfipáticos: contienen una porción hidrofóbica (un esteroide derivado del colesterol) y otra hidrofílica con carga negativa (una taurina o glicina) . Las sales se adsorben a la superficie de una gota de grasa, con una orientación acorde a su naturaleza; esto es, la porción liposoluble interactúa con la superficie de la gota lipídica, mientras que la porción cargada queda orientada hacia el exterior y disuelta en agua. Los movimientos intestinales ayudan a fragmentar esas gotas lipídicas y hacer que sean cada vez más pequeñas. En ausencia de sales biliares (detergente), las pequeñas gotas tenderían a caolescer, volviéndose a formar grandes gotas. Pero eso no ocurre porque las cargas negativas solubles en agua lo impiden; forman una especie de capa de cargas negativas que se repelen unas a otras, de manera que no llegan a entrar en contacto. Las gotas lipídicas pequeñas tienen un diámetro que varía entre 200 y 5000 nm.

Para la digestión de las grasas es esencial el concurso de la lipasa procedente del páncreas. La acción de esta enzima es efectiva porque el páncreas secreta la coenzima colipasa, también un péptido alifático, que ocupa el lugar de algunas sales biliares en la superficie de las gotas lipídicas y desde esa posición se une a la lipasa de manera que esta pueda hacer su trabajo. La enzima queda así enganchada a la superficie de las gotas, rodeada de sales biliares, pero de tal forma que puede actuar directamente sobre las moléculas lipídicas.

La absorción de lípidos en el intestino se produce gracias a la formación de micelas. Las micelas son estructuras de entre 3 y 10 nm de diámetro en las que intervienen, además de las sales biliares, el fosfolípido lecitina y el colesterol. La lecitina, como las sales biliares, es anfipática, de manera que se asocia con las sales formando agrupaciones cuya porción hidrofóbica se dispone en el interior, junto al colesterol, y la porción hidrofílica en el exterior. De esa forma, moléculas hidrofóbicas que resultan de la digestión de los lípidos (monoglicéridos, ácidos grasos libres y vitaminas liposolubles) son transportados en emulsión acuosa, gracias a la cubierta hidrofílica, hasta los enclaves del epitelio intestinal donde son absorbidos.

Figura tomada con permiso del Dr. Iván Villanueva Berrcerril. ENCB. IPN. México.

¿ Cómo absorbemos las grasas? Las grasas serán lo último en salir del estómago, porque flotan en la parte superior del quimo. Descomponemos la grasa en ácidos grasos libres y monoglicéridos. También hay colesterol libre. Y estas moléculas pueden entrar en las células principalmente por simple difusión, pero también hay transportadores que mueven este material a las células. Una vez que están dentro de las células, la célula resínteziza los triglicéridos. Combina estas grasas, los triglicéridos y el colesterol con proteínas para formar lo que se llama quilomicrones.

  • GI 40. Describa la composición y formación de quilomicrones, su movimiento a través della membrana basolateral de los enterocitos y la vía de entrada al sistema cardiovascular.

Los quilomicrones son partículas muy grandes. Los quilomicrones no pueden pasar a través de la membrana plasmática. Los quilomicrones son secretados por la célula en la superficie basal. Entran en el espacio intersticial. Los quilomicrones son tan grandes que no pueden atravesar el epitelio que recubre los vasos sanguíneos. En cambio, los quilomicrones entran en la circulación linfática. Entran en la circulación linfática porque el epitelio, las células que recubren los vasos linfáticos tienen más fugas que las de los vasos sanguíneos. Estas grandes moléculas, estos grandes detalles son capaces de atravesar en esta región. Entran a través del drenaje linfático. El drenaje linfático (linfa) entonces regresará al corazón. Los quilomicrones se mueven a la circulación sanguínea en el corazón y luego se entregan al hígado. Así que eso es absorción de grasa.

Figura tomada con permiso del Dr. Iván Villanueva Berrcerril. ENCB. IPN. México.
  • GI 41. Definir circulación enterohepática.

Ahora llegamos al íleon. Tenga en cuenta que la mayor parte de la absorción ocurre dentro del intestino delgado. El íleon es el sitio primario donde movemos el agua a través de las células epiteliales. Por lo tanto, el agua y los nutrientes, los electrolitos, etc. están siendo reabsorbidos o absorbidos a través del íleon. La cantidad de secreciones que hemos agregado al tracto gastrointestinal es de hasta 7 litros. Se han añadido siete litros al tracto gastrointestinal. Empezamos con 2 litros de comida. Ahora tenemos que reabsorber los 7 litros de líquido antes de que llegue al colon. 7 litros de líquido se toman predominantemente a lo largo del tracto gastrointestinal en el yeyuno y el íleon. El íleon también es un sitio donde eliminamos la bilis de la luz y la llevamos de nuevo al cuerpo. Hay un receptor, que reconoce la bilis. La bilis se recicla de vuelta al hígado a través de la sangre. El íleon también tiene un receptor para el factor intrínseco, que fue secretado por las células parietales. Este es el portador de la vitamina B12. El íleon es el sitio donde ese portador y la vitamina B12 son absorbidos en el cuerpo. Eso deja el intestino grueso. Entonces, ¿qué sucede dentro del intestino grueso? Teníamos dos litros de comida entrando en el estómago. Luego agregamos siete litros de secreciones a lo largo del intestino delgado. Reabsorbimos siete litros de nuevo en el cuerpo. Eso deja alrededor de dos litros de material para ser entregado al intestino grueso. Hay dos litros de material, material no digerido, que va a ser entregado al colon o al intestino grueso. La función del colon es concentrar ese material. En el estado del colon las heces son muy acuosas. Normalmente, solo se excretan alrededor de 200 mililitros o 500 mililitros de heces por día. Por lo tanto, los 2 litros que entran en esta región, se concentrarán mediante la eliminación de agua. El agua se moverá desde la luz del colon a través de las células, que están recubriendo el colon, y hacia la sangre. Esto ocurre en condiciones normales. Recordemos que el agua se mueve por ósmosis. Aquí hay movimiento de iones desde la luz, es decir, desde la superficie luminal. Los iones se mueven desde el contenido luminoso al lado opuesto de las células. A medida que el sodio se mueve a través de estas células, el agua sigue al sodio. Estamos moviendo tanto sodio como cloruro a través de estas células. Ahora, ¿qué sucede bajo condición en la que no todos los nutrientes han sido reabsorbidos?

Figura tomado de: Levy, M.N, Berne, R. M., Koeppen, B.M., Stanton, B. A. Fisiología. 6ª ed. Barcelona: Elsevier; 2009.

Por ejemplo, hay una situación, llamada intolerancia a la lactosa. La lactosa está presente en productos lácteos. No es digerido por el intestino delgado, porque falta la enzima para hidrolizar este disacárido. La lactosa entonces llega al colon. Pero el colon no tiene transportadores de nutrientes. Así como este material, un azúcar, entra en el colon. El azúcar es osmóticamente activo. En consecuencia, en lugar de que el agua se mueva desde la luz del colon, a través del epitelio para entrar en la sangre, la lactosa, ahora mantiene el agua dentro de la luz. Ahora tenemos agua retenida en el lumen debido a la presencia de lactosa. Eso hará que haya mucha más agua presente dentro de la luz del colon, y en lugar de tener heces concentradas, ahora tendremos heces muy acuosas, diluidas que podrían ser 500 mililitros o más. Eso, por supuesto, todos ustedes conocen este fenómeno como diarrea. Cuando perdemos mucha agua del colon, también pierdes mucho bicarbonato al mismo tiempo.

Hay otra cosa de la que quiero hablar, y luego volveremos a la idea de la diarrea. Lo último de lo que quiero hablar es de la absorción de agua en estado de ayuno. Esto puede ocurrir en todo el intestino delgado y en el intestino grueso. También está ocurriendo dentro de la vesícula biliar. Así es como concentra la bilis dentro de la vesícula biliar. Como ya sabes, hay una solución isoosmótica en la luz del intestino delgado. Tenemos una situación isoosmótica en el lado intersticial. Así que el problema es ¿cómo se mueve el agua de un estado isoosmótico a un estado isoosmótico?Entonces, ¿cómo genera la célula un gradiente para el agua? Lo hace localizando ATPases de sodio y potasio a lo largo de las superficies laterales de las células. Tenemos la primera célula epitelial aquí y la segunda aquí. Se mantienen unidos por una uniónes estrechas, que es un sello que no permite que el contenido luminal cruce directamente hacia el espacio intersticial. Eso significa que a medida que se bombea el sodio desde estas superficies basolaterales, se genera un gradiente en el que se encuentra una alta concentración de sodio entre las células. Esto sacará agua de la luz de la célula. El agua pasa de una concentración más baja de sodio a una alta concentración de sodio entre las células. A medida que el agua se mueve, diluye el sodio entre las células. Tenga en cuenta que hay un aumento en el volumen en esa región.

Ahora consideremos los trastornos del tracto gastrointestinal. Algunos de los cuales tal vez sea familiar. La primera es si hubiéramos retrasado el vaciado del estómago. Esto puede provocar náuseas, puede provocar vómitos, puede sentirse hinchado. Hay una sensación de presión dentro del estómago. Podrías tener acidez estomacal.

El otro transtorno es un vaciado muy rápido a través del tracto gastrointestinal. Bajo estas condiciones, puede sentirse muy débil, comenzar a sudar, marearse. Tienes diarrea. Por lo tanto, la velocidad de movimiento de los materiales a través de estas diferentes regiones del tracto necesita ser regulada.

Hay dos tipos de diarrea. Uno es la diarrea secretora. En una diarrea secretora, las heces acuosas ocurren porque hay un desequilibrio en la distribución de iones a través de las células epiteliales intestinales. Por ejemplo, si tenemos una infección por Vibrio cholerae. Esta bacteria infecta el íleon donde provoca que una concentración muy alta de cloruro se mueva a la luz del íleon. El sodio sigue el cloruro para mantener un equilibrio de cargas. Ahora tenemos mucho sodio y cloruro sentado dentro de la luz del íleon. Este material se entrega al colon. Cuando entra en el colon, entonces, como sabemos, el sodio y el cloruro son osmóticamente activos. Están reteniendo agua dentro de la luz del colon. Esto abruma la capacidad del colon para reabsorber el sodio y cloro. En cambio, el agua se mueve a través de esta región desde el cuerpo. El resultado es diarrea. Con el cólera, puede perder muchos, muchos, muchos litros de líquido muy rápidamente. El problema principal es la deshidratación del individuo. Si el individuo se rehidrata lo suficiente durante un período de dos o tres días en que la bacteria está activa del cólera está activa puede sobrevivir.

¿cuáles son nuestros conceptos generales?

  • El primero es que tenemos vaciado gástrico en el duodeno ocurre lentamente. Va a ocurrir más de cuatro horas, y va a ser alrededor de cuatro mililitros por chorro. Esto permite la neutralización del quimo ácido a medida que entra en el duodeno.
  • En segundo lugar, tenemos vías hormonales para coordinar la secreción de bicarbonato, enzimas digestivas e insulina en la sangre. El bicarbonato y las enzimas digestivas se van a mover hacia el tracto digestivo que se encuentra en la luz del intestino delgado. Tanto el bicarbonato, las ezimas digestivas y la insulina son secretados por el páncreas. También tendremos secreción de bilis del conducto biliar, de la vesícula biliar. Eso está bajo la dirección de CCK.
  • Tercero, vamos a tener la digestión de alimentos complejos a pequeñas moléculas. Esto ocurrirá dentro de la luz del intestino. La digestión ocurre fuera de las células. Ocurre todo el tiempo en el intestino delgado, pero predominantemente dentro del duodeno y en el yeyuno y las primeras porciones del íleon.
  • Y cuarto, el intestino delgado es el sitio principal para la digestión y absorción de nutrientes, solutos y agua. En particular, el íleon es realmente importante para la absorción de agua. Cinco, tenemos el contenido luminoso del intestino delgado y el intestino grueso isotónico en todo momento. Eso significa que son 300 miliosmolares en todo momento.

El intestino grueso

  • GI 43. Contraste la actividad motora del colon durante un «movimiento de masa» con la de haustral y la consecuencia de cada tipo de motilidad colónica.
  • GI 43. Describe la secuencia de eventos que ocurren durante la defecación refleja, diferenciando aquellos movimientos bajo control voluntario y aquellos bajo control intrínseco.
  • GI 44. Identificar los productos de desecho metabólico presentes en las heces.

El intestino grueso consta de tres partes principales: ciego, colon y recto (o cloaca). El ciego es una especie de bolsa que, como su propio nombre indica es ciego, o sea, es un fondo de saco. Recibe el quimo del íleo, la parte final del intestino delgado, aunque ciego e íleo se encuentran separados por la válvula ileocecal, que evita posibles retrocesos de los jugos intestinales. El íleo desemboca en un lateral del ciego y algo por debajo de ese punto se encuentra el apéndice, un tejido linfoide que no toma parte en la digestión, pero que contiene linfocitos.

El colon es la parte más extensa del intestino grueso y su estructura varía mucho de unas especies a otras en función de la dieta. Y dentro de los mamíferos también se da una gran variabilidad. En la especie humana se distinguen cuatro partes: el colon ascendente, el transverso, el descendente y el sigmoide.

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Intestino grueso humano. Fuente: medlineplus.gov /A.D.A.M.

Un colon humano recibe diariamente del orden de medio litro de quimo. Cuando llega procedente del intestino delgado, los nutrientes han sido digeridos y absorbidos prácticamente en su totalidad, por lo que contiene sobre todo residuos alimenticios indigeribles (como celulosa, por ejemplo), algunos componentes biliares que no se han absorbido y, sobre todo, agua y sales. Por esa razón, en el colon prosigue la absorción de agua, que tiene lugar gracias a la recuperación activa de sodio, que va acompañada por la correspondiente reabsorción (a favor de gradiente eléctrico) de cloro; el agua pasa a favor del gradiente osmótico generado por la reabsorción de NaCl.

El colon contiene una solución mucosa alcalina (HCO3 y PO43-) que tiene efecto amortiguador. Esa solución protege la mucosa del intestino grueso del daño mecánico y químico que podría sufrir si careciese de ella. Y el moco proporciona la lubrificación que facilita el paso de los contenidos intestinales y la expulsión final de las heces.

Las contracciones haustrales juegan un papel primordial en la motilidad del intestino grueso. Se inician debido a la actividad rítmica autónoma de las células musculares lisas del colon, y son similares a las contracciones que provocan la segmentación en el intestino delgado, solo que se producen con una frecuencia muy inferior. Se producen entre 9 y 12 contracciones de segmentación por minuto y, sin embargo, entre dos contracciones haustrales pasan del orden de 30 minutos. Como consecuencia de esa actividad contráctil, la localización de los sacos haustrales cambia, porque las zonas que se contraen y las que se relajan se van alternando. Esta motilidad no provoca desplazamiento unidireccional del contenido intestinal; su función es ir exponiéndolo gradualmente a la acción absortiva del epitelio. Y al no provocar su avance, permanece largo tiempo en el interior del intestino grueso, de manera que se prolonga el tiempo en que se produce la acción de las bacterias intestinales sobre los materiales de origen vegetal que no habían sido digeridos y absorbidos en el intestino delgado.

Además de la provocada por las contracciones haustrales, en el intestino grueso se producen otros dos tipos de motilidad. Por un lado están las contracciones peristálticas; son provocados por células marcapasos ubicadas en la zona media del colon y generan ondas lentas en las dos direcciones. Su efecto neto consiste en impulsar el contenido digestivo hacia el recto. L

Tras cada comida suele producirse un fuerte aumento de la motilidad del colon. Grandes segmentos se contraen de forma simultánea, desplazando el contenido intestinal entre un tercio y tres cuartas partes de su longitud en unos pocos segundos. Estos movimientos “en masa” (así se llaman), conducen el contenido del colon hacia la porción distal del intestino grueso, donde queda almacenado hasta su expulsión.

Cuando el alimento entra en el estómago, se producen los reflejos gastroileal y gastrocólico, en los que interviene la gastrina y nervios autónomos extrínsecos. El reflejo gastroileal provoca el vaciado del intestino delgado y el gastrocólico el desplazamiento del contenido del colon al recto. De esa forma se va haciendo hueco, primero en el intestino delgado y después en el ciego y el colon, a nuevos contenidos.

Cuando los movimientos en masa del colon llevan el material fecal al recto, la distensión a que da lugar estimula los receptores de estiramiento de la pared rectal, iniciando así el reflejo de defecación. Ese reflejo provoca la relajación del esfínter anal interno (musculatura lisa) y contracciones fuertes del colon sigmoide y del recto. El esfínter externo consiste en musculatura esquelética y, por lo tanto, controlada voluntariamente; por lo tanto, si se relaja ese esfínter también, se produce la defecación. No obstante, si el esfínter exterior permanece contraído de manera prolongada, las contracciones rectales cesan hasta que se produce la llegada de material fecal adicional por efecto de posteriores movimientos en masa, y se reinicia el reflejo de defecación.

Las heces está formadas por celulosa que no se ha digerido y otras sustancias que no se han podido absorber, como bilirrubina (o biliverdina), sales, agua y bacterias. Aunque en el colon tiene lugar una cierta absorción, su importancia cuantitativa es mínima comparada con la del intestino delgado. La superficie interna del intestino grueso es muy reducida por comparación con la del delgado, dada la ausencia en aquel de las estructuras que multiplican la superficie absortiva propias de este. Además, el colon de muchos vertebrados carece de mecanismos de transporte específicos para las sustancias que se absorben en el intestino delgado. La excepción es el colon de las aves, en el que se absorbe glucosa y aminoácidos mediante transporte secundario activo. De esa forma, los aminoácidos y la glucosa que no han sido recuperados de la orina por el riñón pueden ser reabsorbidos en el colon o ser utilizados por los microorganismos en los ciegos intestinales.