Sistema gastrointestinal: anatomía funcional

y regulación

LEONARDO MEDINA MD. MED. FAM.

Etapas del proceso digestivo• Ingestión: Los alimentos son triturados por los dientes y

mezclados con la saliva.• Digestión: Las enzimas de los jugos descomponen los

nutrientes en moléculas más sencillas.• Absorción: Las moléculas sencillas atraviesan las paredes del

tubo y son transportadas por la sangre.• Asimilación: Las células utilizan los nutrientes para obtener

energía o fabricar nuevas moléculas.• Defecación: Las sustancias no digeridas o no absorbidas son

eliminadas por el ano.

El sistema gastrointestinal es una máquina que realiza funciones de digestión, absorción, inmunitarias y excretoras.(Modificada con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

INGENIERO MEDICO

Anatomía general del sistema gastrointestinal, y división del tracto gastrointestinal hacia segmentos funcionales mediante esfínteres y válvulas.

(Modificada con autorización de Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2006.)

DIENTES

Dientes

• Estructura:– Corona– Raíz – Cuello

• Tipos:– Incisivos– Caninos– Premolares– Molares

Dientes

• Dentición “de leche”: 20 piezas.

• Dentición “adulta”: 32 piezas

LENGUA

Lengua

• Órgano musculoso, muy móvil.

• Interviene en la masticación

• Interviene en la deglución

• Órgano del gusto

Lengua: Papilas gustativas

• Papilas filiformes: Más abundantes, no poseen botones gusativos.

• Papilas fungiformes: Más numerosas en la punta.

• Papilas caliciformes: Forman V invertida en la base de la lengua.

• Las dos últimas tienen botones gustativos.

GLANDULAS SALIVARES

Glándulas salivares

• Parótidas: Bajo la oreja. Vierten junto al segundo molar superior.

• Submaxilares: Bajo la base de la lengua.

• Sublinguales: Encima de las anteriores.

Saliva: contiene amilasa (degrada almidón) y lipasa lingual (degrada grasas), agua, sales, lisozima (bactericida) y mucina (lubricante).

PROCESO DE DEGLUCION

El proceso de la deglución

• Fase oral: Proceso voluntario. La lengua comprime el bolo contra el paladar y lo empuja hacia atrás.

• Fase faríngea: Acto reflejo.– El paladar blando se eleva y

cierra la cavidad nasal.– La epiglotis desciende y

cierra la tráquea– Se inicia un movimiento

peristáltico que impulsa el bolo hacia la faringe.

ESOFAGO

Ingestión: Esófago

• Tubo muscular de unos 30 cm que comunica la faringe con el estómago.

• Desciende por detrás de la tráquea y del corazón

• Atraviesa el diafragma por el hiato esofágico

• Tiene dos esfínteres, uno superior y otro inferior

Esófago: Ondas peristálticas

• Ondas de contracción de la musculatura lisa.

• Empujan el bolo hacia el estómago.

Sección del esófago humano. g: Epitelio estratificado plano no queratinizado.

f: Lámina propia.

e: Muscularis mucosae.

ABDOMEN

ESTOMAGO

Regiones funcionales del estómago.

(Modificada con autorización de Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books/ McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2006.

Estómago: glándulas gástricasContiene cuatro tipos de células:

• Células principales: Producen pepsinógeno. En contacto con el ácido clorhídrico se transforma en pepsina, enzima que degrada las proteínas. En el antro pilórico segregan lipasa gástrica, que actúa sobre algunos lípidos.

• Células parietales: Producen ácido clorhídrico.• Células mucosas: Segregan mucosa protectora de la pared del

estómago.• Células G: Producen gastrina (hormona que estimula la

secreción de ácido clorhídrico)

Elementos preepiteliales Capa de moco y bicarbonato actúa como una barrera fisicoquímica contra múltiples moléculas. moco viscoso para cubrir las células epiteliales. El grosor de esta capa es casi siempre mayor de 1mm3.Los componentes principales son mucinas (glicoproteínas), bicarbonato (HCO3

−), lípidos y agua (95%). En el estómago se han identificado principalmente dos tipos distintos de mucinas: MUC5AC secretadas por las células mucosas superficiales y MUC6 secretadas por las células mucosas del cuello. Otros tipos reconocidos son las MUC1, MUC4, MUC16 cuya función parece estar ligada a señalización de transducción y fenómenos de adhesión.

El moco gástrico está dispuesto en dos capas: La capa interna denominada moco visible, forma un recubrimiento gelatinoso con una alta concentración de bicarbonato para mantener un pH neutral (7.0), protegiendo a la mucosa del ácido corrosivo, retardando la difusión retrógrada de iones hidrógeno (H+) y manteniendo el HCO3

− secretado por el epitelio. Las moléculas de mucina contenidas en esta capa se entrelazan por puentes disulfuro confiriéndole una consistencia altamente viscosa y con la capacidad de expansión al hidratarse.

La capa externa o moco soluble es menos viscosa debido a la falta de enlaces disulfuro entre las moléculas de mucina que contiene. Esta capa se encarga de la liberación constante de óxido nítrico (NO) y de la unión con agentes nocivos, se mezcla con los alimentos y se desprende. El estímulo para el engrosamiento de ambas capas es distinto, sin embargo, ambas responden al estímulo de la PGE2, las razones aún no han sido claramente establecidas.La estabilidad de la mucosa se incrementa por la presencia de péptidos pequeños conocidos como factores trefoil.

Factores trefoil

Los factores trefoil son péptidos pequeños y compactos que participan en la reparación de las superficies mucosas mediante los procesos de restitución y regeneración epitelial.En humanos se han identificado tres tipos: TFF-1, TFF-2 y TFF-3, siendo el estómago el único órgano en el que se expresan los tres tipos. Las células productoras de mucina y las células caliciformes son los principales sitios de síntesis.En comparación con otros tejidos, el colon y el estómago muestran los más altos niveles de expresión del ARNm de TFF-1. TFF-2La producción de los tres péptidos trefoil está regulada primordialmente en los sitios de daño gastrointestinal, sus genes presentan un patrón distinto de expresión después de la lesión, TFF-2 se consideran de respuesta temprana y TFF-3 de respuesta tardía.

Elementos epitelialesLas células epiteliales brindan protección mediante diversos factores. Entre estos se encuentran transportadores iónicos que mantienen el pH intracelular, la producción de moco, HCO3

−, péptidos trefoil y proteínas de choque térmico. Estas últimas impiden la desnaturalización de proteínas, protegiendo a las células de ciertos factores como el aumento de temperatura, agentes citotóxicos o estrés oxidativo.La exposición de la mucosa a diversos agentes agresores puede causar un desequilibrio entre la pérdida y la renovación celular. Cuando se presenta el daño, en la restitución celular intervienen factores como el factor de crecimiento epidérmico (EGF, epidermal growth factor), el factor transformador del crecimiento (TGF, transforming growth factor) α y β, el factor de crecimiento de los fibroblastos (FGF, fibroblast growth factor) y los factores trefoil.Por otra parte al mismo tiempo que ocurre la renovación epitelial tiene lugar la angiogénesis cuyos principales reguladores son el FGF, el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF, vascular endotelial growth factor) y las prostaglandinas.

Elementos subepitelialesLa microvasculatura subepitelial tiene el efecto protector más importante de la mucosa gástrica. Tiene a cargo mantener el flujo sanguíneo ininterrumpido hacia las células epiteliales, sirviendo como medio de transporte de nutrientes y productos de desecho, además de ser una fuente productora de prostaglandinas importante.

Prostaglandinas

Tras su liberación rápidamente son captadas por las células en donde son inactivadas. Las tres clases principales de prostaglandinas son las series A, E y F. Actualmente se sabe que las PGE2 son un elemento clave en la defensa de la mucosa gástrica y que funcionan como ligando de subtipos específicos de receptores EP. Es de considerar que la función de una prostaglandina puede variar en los distintos tejidos.La activación de los receptores EP1 provoca un aumento de flujo sanguíneo en la mucosa, disminución de la motilidad gástrica y aumento en la secreción de bicarbonato. Por su parte la activación de los receptores EP3 provoca una disminución de AMPc y por tanto una inhibición de la secreción de ácido gástrico. La estimulación de la secreción de moco ocurre a través del receptor EP4.

HIGADO VESICULA BILIAR Y PANCREAS

Digestión: El hígado

• Glándula más grande del organismo

• Peso 1,5 kg (sin sangre)• Color rojo oscuro• Consistencia blanda• Dividido en 4 lóbulos:

– Izquierdo– Derecho– Caudado– Cuadrado

Hígado

• Recibe sangre de la vena porta, procedente del intestino (aporta nutrientes).

• Recibe sangre de la arteria hepática (aporta oxígeno)

• Las venas de los lobulillos confluyen en la vena hepática, que lleva sangre a la cava inferior.

Hígado

• Constituido por lobulillos hepáticos hexagonales con hepatocitos alrededor de una vena central.

• Entre ellos hay espacios porta, triangulares, una rama de la arteria hepática, una rama de la vena porta, un capilar linfático y un conductillo biliar, que recoge la bilis producida por los hepatocitos

Hígado: funciones• Secreción de bilis• Metabolismo de los glúcidos (glucólisis, glucogenólisis y

gluconeogénesis)• Metabolismo de los lípidos (síntesis de colesterol y lipoproteínas)• Metabolismo de proteínas• Eliminación de toxinas y hormonas• Síntesis de factores de coagulación• Depósito de muchas sustancias (hierro, vitaminas, …)• Eliminación de eritrocitos envejecidos por las células de Kupffer• Activación de vitamina D• Formación y excreción de bilirrubina por degradación de la

hemoglobina

Hígado y vesícula biliar

• La bilis emulsiona las grasas, neutraliza la acidez del quimo, y favorece la absorción de los ácidos grasos.

• Contiene sales biliares, proteínas, colesterol y hormonas, además de pigmentos de color verdoso (bilirrubina).

• Es producida por los hepatocitos, vierte a los canalículos biliares, que desembocan en los conductos biliares

• Se almacena temporalmente en la vesícula biliar

• Es liberada cuando el alimento llega al duodeno

Digestión: El páncreas

Páncreas

• Órgano de forma cónica, de unos 25 cm de longitud y 5 de grosor.

• Glándula mixta: los islotes de Langerhans segregan insulina y glucagón, que regulan el metabolismo de los glúcidos.

• Como glándula exocrina fabrica jugo pancreático.

Páncreas: el jugo pancreático

• Contiene enzimas: amilasa pancreática, lipasa pancreática, tripsina, quimotripsina, peptidasa, nucleasas pancreáticas y bicarbonato.

• Llega al duodeno a través del conducto de Wirsung, que se une al colédoco y desemboca en la ampolla de Vater

• Existe también un conducto accesorio

INTESTINO DELGADO

Absorción: intestino delgado• Paso de sustancias desde el tubo digestivo hacia la sangre y la

linfa.• Diariamente se absorben 9 litros de agua que contienen 500 g

de nutrientes.• Los nutrientes penetran en los capilares sanguíneos y

confluyen en la vena porta, que los lleva al hígado.• Las grasas penetran en los vasos quilíferos y pasan a la red

linfática• Las vellosidades y microvellosidades intestinales proporcionan

una superficie de absorción de 300 m2

Vellosidades intestinales

Organización de la pared del intestino hacia capas funcionales.

(Adaptada con autorización de Madara J. and Anderson J.: Textbook of Gastroenterology, 4th ed., pp. 151-165. Copyright Lippincott Williams and Wilkins, Philadelphia, 2003.)

COLON

Características anatómicas del intestino grueso compuesto del ciego, el colon, el recto y el ano.

(Reproducida con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

Intestino grueso

• 1,5 m de longitud y 6,5 cm de diámetro

• En él se produce absorción de agua e iones inorgánicos, y formación y eliminación de heces fecales

• Contiene abundante flora bacteriana que fermenta residuos no digeridos, y sintetiza vitaminas K y B

Intestino grueso

Comparación de las características morfológicas de las capas epiteliales del intestino delgado y el colon.

(Modificada con autorización de Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books/ McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2006.)

REGULACION NEUROHORMONAL

Esquema del sistema nervioso entérico (SNE) y sus interacciones con el sistema nervioso central (SNC). PC, circuito de programa; IC, circuito de integración. (Reproducida con autorización de Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2006.)

Regulación del proceso digestivo

• Regulación nerviosa mediante el sistema nervioso entérico. Regula la actividad del músculo liso y de las glándulas que segregan en él.

• Fibras nerviosas simpáticas y parasimpáticas activa o inhiben la función digestiva.

• Regulación hormonal mediante hormonas tisulares: gastrina (estómago), secretina y colecistoquinina (intestino delgado)

Perspectiva general del control neural del sistema gastrointestinal. Los nutrientes activan tanto los sentidos especiales (olfato, gusto) como terminaciones nerviosas sensoriales específicas que existen dentro de la pared del intestino. Estas respuestas son transmitidas por medio del sistema nervioso autónomo y el sistema nervioso entérico (SNE) para alterar la función del tracto gastrointestinal y de órganos que drenan hacia este último, lo que da lugar a cambios de la secreción y motilidad. Esos cambios funcionales pueden ejercer retroacción adicional sobre el control neural para permitir que hayahomeostasis apropiada del sistema.

(Modificada con autorización de Barrett KE: Gastrointestinal Physiology. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2006.)

Plexos del sistema nervioso entérico, y su relación con las otras capas funcionales de la pared del intestino. En el panel A se muestra tejido intacto, mientras que el panel B es un corte transversal.

(Adaptada con autorización de Furness J. and Costa M. Neuroscience 1980;5:1-20. Copyright Pergamon Press.)

Modos de comunicación en el sistema gastrointestinal. La información es transmitida por rutas endocrina, neurocrina, paracrina e inmunitaria/yuxtacrina. La regulación autocrina es una clase especial de regulación paracrina.

(Modificada con autorización de Barrett KE: GastrointestinalPhysiology. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2006.)

Sitios de producción de las cinco hormonas gastrointestinales a lo largo del tracto gastrointestinal. La anchura de las barras refleja la abundancia relativa en cada ubicación.

(Modificada con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

Hormona polipeptídica segregada por las glándulas pilóricas del antro del estómago y por las fibras peptidérgicas del nervio vago. Estimula la secreción de ácido clorhídrico y pepsinógeno que se activa como pepsina al entrar en contacto con el ácido en el estómago.

La gastrina llega a los receptores de esta que se hallan en la membrana de las células parietales de las glándulas fúndicas del estómago, provocando la liberación de HCl.

Otros factores liberadores de gastrina son: la distensión de la pared gástrica por alimentos, el pH alcalino de alimentos semidigeridos y la estimulación de receptores RH2 histaminergicos.

Sitios de producción de las cinco hormonas gastrointestinales a lo largo del tracto gastrointestinal. La anchura de las barras refleja la abundancia relativa en cada ubicación.

(Modificada con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

Hormona polipeptídica secretada por la mucosa intestinal, que provoca la contracción de la vesícula biliar y la secreción pancreática.

Su función es la secreción de enzimas del páncreas y de bilis almacenada en la vesícula biliar hacia el duodeno, produciendo que se contraiga, estimulando la relajación y apertura del esfínter de Oddi.

Sitios de producción de las cinco hormonas gastrointestinales a lo largo del tracto gastrointestinal. La anchura de las barras refleja la abundancia relativa en cada ubicación.

(Modificada con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

Se produce en las células S de la mucosa del duodeno, el yeyuno proximal y el íleon.

En su liberación influyen varios factores: el grado de acidificación del quimo que llega al duodeno (pH de 4,5 o inferior), la presencia de productos proteícos y la cantidad de ácidos en la mucosa.

La secretina hace que el páncreas segregue un jugo rico en bicarbonato y bajo en enzimas.

Estimula al estómago para que produzca pepsinógeno, precursor de la pepsina), esta misma digiere proteínas.

Estimula al hígado para que produzca la secreción de la bilis con más agua y bicarbonato.

Sitios de producción de las cinco hormonas gastrointestinales a lo largo del tracto gastrointestinal. La anchura de las barras refleja la abundancia relativa en cada ubicación.

(Modificada con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

Péptido inhibidor gastrointestinal o péptido inhibidor gástrico.

Se creía que neutralizaba el ácido estomacal para proteger el intestino delgado del ácido, reducir la tasa a la cual los alimentos son transferidos a través del estómago, e inhibir la motilidad gastrointestinal y la secreción de ácido.

Ahora se sabe que estos efectos se logran sólo con niveles mayores de lo normal, y que estos resultados ocurren naturalmente en el cuerpo a través de una hormona similar, la secretina.

la función del GIP es inducir la secreción de insulina, que es estimulada principalmente por la hiperosmolaridad de glucosa en el duodeno.

Sitios de producción de las cinco hormonas gastrointestinales a lo largo del tracto gastrointestinal. La anchura de las barras refleja la abundancia relativa en cada ubicación.

(Modificada con autorización de Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H: Ganong’s Review of Medical Physiology, 23rd ed. McGraw-Hill Medical, 2009.)

Liberado por las células enterocromafines y las células M en el estómago, el intestino delgado y el colon.

Su secreción es estimulada por el pH ácido del duodeno.

Sus efectos consisten en el estímulo de la producción de pepsina y el aumento de la actividad motora gástrica mediante la estimulación del músculo liso.

FIN !