Fisiología gastrointestinal

La estimulación de estas contracciones probablemente se origina en células musculares lisas modificadas llamadas células intersticiales de Cajal . Estas células generan ciclos espontáneos de potenciales de onda lenta que pueden provocar potenciales de acción en las células musculares lisas. Se asocian al músculo liso contráctil mediante uniones comunicantes. Estos potenciales de onda lenta deben alcanzar un umbral para que se produzca el potencial de acción, momento en el que se abren los canales ^de Ca²⁺ en el músculo liso y se genera un potencial de acción. Dado que la contracción se gradúa según la cantidad de ^Ca²⁺ que ingresa a la célula, cuanto mayor sea la duración de la onda lenta, mayor será el número de potenciales de acción. Esto, a su vez, resulta en una mayor fuerza de contracción del músculo liso. Tanto la amplitud como la duración de las ondas lentas pueden modificarse según la presencia de neurotransmisores , hormonas u otras señales paracrinas . El número de potenciales de onda lenta por minuto varía según la ubicación en el tracto digestivo. Este número oscila entre 3 ondas/min en el estómago y 12 ondas/min en los intestinos. ^{[ 4 ]}

La peristalsis y la segmentación , detalladas a continuación, y el movimiento pendular son ejemplos famosos de patrones distintos de contracción gastrointestinal. ^{[ 5 ]} El complejo motor migratorio , que ocurre entre comidas, es una serie de ciclos de ondas peristálticas en fases distintas que comienzan con la relajación, seguida de un nivel creciente de actividad hasta un pico de actividad peristáltica que dura de 5 a 15 minutos. ^{[ 6 ]} Este ciclo se repite cada 1,5 a 2 horas, pero se interrumpe con la ingesta de alimentos. Es probable que la función de este proceso sea limpiar el exceso de bacterias y alimentos del sistema digestivo. ^{[ 7 ]}

Peristalsis

La peristalsis es uno de los patrones que ocurren durante y poco después de una comida. Las contracciones se producen en forma de ondas que se propagan a lo largo de segmentos cortos del tracto gastrointestinal. Estas contracciones se producen directamente detrás del bolo alimenticio, impulsándolo hacia el ano, hacia la siguiente sección relajada de músculo liso. Esta sección relajada se contrae, generando un movimiento suave hacia adelante del bolo a una velocidad de entre 2 y 25  cm/s. Este patrón de contracción depende de hormonas, señales paracrinas y el sistema nervioso autónomo para su correcta regulación. ^{[ 4 ]}

^{El componente principal de los} fluidos secretados son los iones y el agua , que primero se secretan y luego se reabsorben a lo largo del tracto digestivo. Los iones secretados consisten principalmente en H⁺, K⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ y Na⁺ . ^El agua sigue el ^movimiento de estos iones ^{. El tracto} gastrointestinal realiza este bombeo de iones mediante un sistema de proteínas capaces de transporte activo , difusión facilitada y movimiento de iones a través de canales abiertos. La disposición de estas proteínas en las superficies apical y basolateral del epitelio determina el movimiento neto de iones y agua en el tracto.

Las células parietales secretan H ⁺ y Cl− ^hacia la luz del estómago, creando un ambiente ácido con un pH bajo de 1. El H ⁺ se bombea al estómago mediante intercambio con K ⁺ . Este proceso también requiere ATP como fuente de energía; sin embargo, el Cl− ^sigue la carga positiva del H ⁺ a través de un canal proteico apical abierto.

La secreción de HCO₃⁻ se produce para neutralizar las secreciones ácidas que llegan al duodeno del intestino delgado. La mayor parte del HCO₃⁻ proviene de las células acinares pancreáticas en forma de NaHCO₃ en solución acuosa. _[ ^{6 ] Esto} se debe a la alta concentración de HCO₃⁻ y Na⁺ presentes ^en el conducto, lo que crea un gradiente osmótico que el agua sigue. ^{[ 4 ]}

La segunda secreción vital del tracto gastrointestinal son las enzimas digestivas, secretadas en la boca, el estómago y los intestinos. Algunas de estas enzimas son secretadas por órganos digestivos accesorios, mientras que otras son secretadas por las células epiteliales del estómago y el intestino. Si bien algunas de estas enzimas permanecen incrustadas en la pared del tracto gastrointestinal, otras se secretan en forma de proenzimas inactivas . ^{[ 4 ]} Cuando estas proenzimas alcanzan la luz del tracto, un factor específico para cada proenzima las activa. Un ejemplo clave es la pepsina , secretada en el estómago por las células principales . La pepsina en su forma secretada es inactiva ( pepsinógeno ). Sin embargo, una vez que llega a la luz gástrica, se activa en pepsina debido a la alta concentración de H+, convirtiéndose en una enzima vital para la digestión. La liberación de las enzimas está regulada por señales neuronales, hormonales o paracrinas. Sin embargo, en general, la estimulación parasimpática aumenta la secreción de todas las enzimas digestivas.

El moco se libera en el estómago y el intestino, y sirve para lubricar y proteger la mucosa interna del tracto digestivo. Está compuesto por una familia específica de glicoproteínas llamadas mucinas y generalmente es muy viscoso. El moco es producido por dos tipos de células especializadas: las células mucosas en el estómago y las células caliciformes en los intestinos. Entre las señales que estimulan la liberación de moco se incluyen la inervación parasimpática, la respuesta del sistema inmunitario y los mensajeros del sistema nervioso entérico. ^{[ 4 ]}

La bilis se secreta en el duodeno del intestino delgado a través del conducto biliar común . Se produce en las células hepáticas y se almacena en la vesícula biliar hasta su liberación durante las comidas. La bilis está compuesta por tres elementos: sales biliares , bilirrubina y colesterol. La bilirrubina es un producto de desecho de la degradación de la hemoglobina. El colesterol se excreta con las heces. Las sales biliares son sustancias activas no enzimáticas que facilitan la absorción de grasas al ayudarlas a formar una emulsión con agua debido a su naturaleza anfótera . Estas sales se forman en los hepatocitos a partir de ácidos biliares combinados con un aminoácido . Otros compuestos, como los productos de desecho de la degradación de fármacos, también están presentes en la bilis. ^{[ 6 ]}

Los reflejos largos del sistema digestivo implican que una neurona sensorial envíe información al cerebro, que integra la señal y luego envía mensajes al sistema digestivo. Si bien en algunas situaciones la información sensorial proviene del propio tracto gastrointestinal, en otras se recibe de fuentes distintas. Cuando ocurre esto último, estos reflejos se denominan reflejos anticipatorios. Este tipo de reflejo incluye reacciones a alimentos o peligros que desencadenan efectos en el tracto gastrointestinal. Las respuestas emocionales también pueden desencadenar una respuesta gastrointestinal, como la sensación de mariposas en el estómago cuando se está nervioso. Los reflejos anticipatorios y emocionales del tracto gastrointestinal se consideran reflejos cefálicos . ^{[ 4 ]}

El control del sistema digestivo también lo mantiene el SNE, que puede considerarse como un cerebro digestivo que ayuda a regular la motilidad, la secreción y el crecimiento. La información sensorial del sistema digestivo puede ser recibida, integrada y procesada únicamente por el sistema entérico. Cuando esto ocurre, el reflejo se denomina reflejo corto. ^{[ 4 ]} Si bien esto puede suceder en varias situaciones, el SNE también puede trabajar en conjunto con el SNC; las aferencias vagales de las vísceras son recibidas por la médula oblongada, mientras que las eferencias son afectadas por el nervio vago . Cuando esto ocurre, el reflejo se denomina reflejo vagovagal . El plexo mientérico y el plexo submucoso se encuentran en la pared intestinal y reciben señales sensoriales de la luz intestinal o del SNC. ^{[ 6 ]}

Los péptidos gastrointestinales son moléculas señalizadoras liberadas en la sangre por las propias células del tracto gastrointestinal. Actúan sobre diversos tejidos, incluyendo el cerebro, los órganos digestivos accesorios y el tracto gastrointestinal. Sus efectos varían desde efectos excitatorios o inhibitorios sobre la motilidad y la secreción hasta sensaciones de saciedad o hambre cuando actúan sobre el cerebro. Estas hormonas se dividen en tres categorías principales: las familias de la gastrina y la secretina . La tercera familia comprende todas las demás hormonas, a diferencia de las de las otras dos. En la tabla siguiente se resume información adicional sobre los péptidos gastrointestinales. ^{[ 8 ]}