Fisiología GI

Presentación

Sistema Digestivo

y órganos accesorios

Digestión

Absorción

Proceso químico por el cual enzimas rompen los alimentos.

• Boca: glándulas salivales
• Estómago: células principales
• Páncreas: células exócrinas
• Intestino: membrana intestinal y células mucosas

Proceso por el cual los nutrimentos atraviesan las células mucosas hacia el líquido intersticial, desde donde entran a la circulación.

VS

Regulación neuronal

Sistema Nervioso Intrínseco (motilidad y función) Sistema Nervioso Parasimpático (secreción salival) Sistema Nervioso Simpático

Distención gástrica

Impulsos vagos

Jugos pancreáticos

Acetilcolina

Regulación hormonal

Coordinación de secreciones Mantenimiento de integridad y homeostasis celular Regulación de motilidad

Secretina Producida en duodeno Secretada por células S en presencia de acidez del lumen Inhibida por somatostatina Estimula secreción pancreática de bicarbonato Neutraliza acidez y favorece digestión por efecto de enzimas pancreáticas Inhibe vaciamiento gástrico

Gastrina Producida en antro Secretada por células G en presencia de proteínas Acidez (<pH3) inhibe secreción Estimula secreción de ácido gástrico y pepsinógeno Estimula motilidad gástrica Proliferación de células de la mucosa gástrica

Somatostatina Producida en GI Secretada por células D y por neuronas en cerebro y médula espinal Inhibe la secreción endógena de GH, TSH, gastrina, glucagón, insulina, motilina, neurotensina, polipéptido pancreático, secretina, calcitonina, renina Inhibe la secreción GI de ácido gástrico, pepsina, secreciones pancreáticas, secreciones del ID

Colecistocinina Producida en duodeno y yeyuno Secretada por células I y por neuronas en cerebro y GI, en presencia de proteínas o grasas en ID Responsable de secreción pancreática y contracción de vesícula biliar Produce hiperplasia e hipertrofia del páncreas

Lengua

Glándula parótida

Boca

Esófago

Glándulassalivales

Tracto gastrointestinal

1. Boca, estómago, intestino delgado, intestino grueso
2. Órganos accesorios: glándulas salivales, páncreas, hígado, vesícula biliar
3. Función:
1. digerir moléculas complejas (alimentos)
2. absorber nutrimentos
3. barrera contra bacterias

Hígado

Estómago

Vesículabiliar

Páncreas

Duodeno

Colon

Jejuno

Ileon

Ano

VÍDEO

Proceso de digestión y absorción en el tracto gastrointestinal, comenzando en la boca y terminando en el ano

Digestión de alimentos

Boca

• Cortar, triturar y moler alimentos
• Producir bolo
• Comenzar digestión de almidones
• Lubricar

Funciones de la saliva

• Digestión
• Antibacterial
• Humectar

Saliva

• proteínas
• péptidos
• enzimas
• hormonas
• azúcares
• lípidos

Glándulas salivales(parótidas, sublinguales, submaxilares, menores)

• células acinares secretan saliva

Esófago

Estómago

Fondo

• Almacenar y procesar
• Absorción de agua y moléculas liposolubles
• Secreción de jugos gástricos (células principales, parietales y mucosas)

Cardias

Cuerpo

Píloro

Antro

Jugos gástricos

Mucina, HCl, sales inorgánicas, lipasa gástrica, pepsinógeno/pepsina

Células mucosas

Células principales

Células parietales

Mecanismos endócrinos, parácrinos y neuronales estimulan a las glándulas secretoras de la mucosa gástrica

HCl Factor intrínseco

Mucosa Bicarbonato

Pepsinógeno Lipasa gástrica

Digestión en el estómago

Partículas emulsificantes

Gastrina

Pepsina

• Se libera en sangre
• Estimuladores: proteína dietaria, iones calcio, estimulación vagal, alcalinación del antro
• Inhibidores: ácido en el lumen del antro
• Estimula secreción de HCl y pepsinógeno
• Estimula motilidad gástrica

Inicia digestión de proteínas: péptidos + a.a.

Lipasa gástrica

Hidroliza triacilglicerol: diacilglicerol + FFA

Quimo

Contracciones peristálticas

Regulación del vaciamiento gástrico hacia el duodeno

1.

Presión ejercida por ondas tónicas y peristálticas

2.

Fluidez del quimo

3.

Cantidad de quimo

4.

Presencia de ácidos

5.

Presencia de grasas

Intestino delgado

• Digestión de nutrimentos
• Absorción de nutrimentos
• Superficie de absorción 200 m2
• Secciones:
• Duodeno (30 cm)
• Yeyuno (110 cm) mayor absorción de nutrimentos
• Íleum (164 cm)

Regulación1. Sistema Nervioso Intrínseco

• Regula el funcionamiento GI
• Plexo mientérico
• Plexo submucoso

2. Sistema Nervioso Autónomo

• Parasimpático estimula actividad
• Simpático inhibe actividad

Motilidad

• Movimientos peristálticos y movimientos de segmentación.
• Áreas con mayor frecuencia contráctil a áreas con menor frecuencia contráctil

Anatomía del intestino delgado

1. Mucosa
2. Submucosa
3. Muscularis propia
4. Serosa

Anatomía del epitelio intestinal

La superficie de digestión del intestino es 600 veces más grande que la superficie que ofrece el diámetro del cilindro. Esto es debido a los dobleces de la mucosa, vellosidades y microvellosidades de las células absortivas en la membrana en cepillo.

Membrana mucosa(borde en cepillo)

Célula inmune

Enterocito

Célula M

Membrana basolateral

Intestino delgado

Enterocito: Célula epitelial absortiva del intestino, localizada en la membrana de borde en cepillo. Vida media 72 h

Célula M: Célula epitelial no absortiva, localizada en la superficie de la mucosa. Forman una barrera mecánica que previene la mezcla de contenido del fluído intersticial y el lumen, transportan antígenos y participan del sistema inmune sistémico

Células calciformes: Célula epitelial no absortiva. Se localizan a lo largo de las vellosidades del intestino. Producen mucosa que cubre el epitelio y lo lubrica. Participa en defensa contra huéspedes

Células Paneth: Célula epitelial no absortiva. Se localizan en las criptas. Secretan péptidos antimicrobiales

Intestino delgado

Membrana de borde en cepillo contiene insertadas glicoproteínas que forman glicocalix formando una capa de agua. Las moléculas atraviesan esta capa de agua a través de difusión con gradiente de concentración

Células en la cripta de las microvellosidades secretan succus entericus (agua y electrolitos) Células en la punta de las microvellosidades secretan enzimas digestivas y aumentan capacidad absortiva

Digestión

Enzimas pancreáticas, del enterocito y de la membrana luminal

Células enteroendócrinas I

Enterocitos de BBM

Células enteroendócrinas S

Estimulads por ácido Secretina

Estimuladas por FA, AA y péptidos y quimo ácido Colecistocinina

Ectoenzimas

Enzimas digestivas en el instestino delgado

Estimula células acinares del páncreas: secreción alkalina Estimula secreción de bilis en hígado

Secretina

Estimula células acinares del páncreas: secreción de jugos pancreáticos ricos en zimógeno Estimula contracción de vesícula biliar y secreción de bilis desde vesícula a duodeno

Colecistocinina

a-glucosidasas, b-galactosidasa, peptidasas Digestión de oligosacáridos, disacáridos, dipéptidos, tripéptidos, formación de triglicéridos, ésteres de colesterol y fosfolípidos

Ectoenzimas

Enzimas digestivas del páncreas

Jugos pancreáticos ricos en:

• a-amilasa,
• Lipasas (lipasa pancreática, colesterol esteresa)
• Profosfolipasa A2,
• Nucleasas (ribonucleasa, deoxiribonucleasa)
• Proenzimas proteolíticas (tripsinógeno, quimotripsinógeno, proelastasa, procarbopeptidasa)
• Procolipasa

Enzimas activas en pH neutro para óptima digestión de nutrimentos

Hígado

Secreta bilis en los ductos biliares que la liberan en duodeno Bilis: solución alcalina que contiene electrolitos, pigmentos, sales biliares. Se almacena en vesícula biliar Billis y jugos pancreáticos se mezclan antes de liberarse en duodeno

Absorción de nutrimentos

Absorción en intestino delgado

Movimiento de nutrimentos desde la membrana apical del enterocito hasta la membrana basolateral y de ahí al fluído intersticial

Absorción en intestino delgado

Diferentes sistemas de transporte llevan a cabo la absorción

Mecanismos de absorción

3. Pinocitosis Medidada por receptores (endocitosis y exocitosis)

1. Transporte mediado Activo o pasivo Requiere transportador Puede requerir gasto de energía ya sea primaria o secundaria

Endocitosis: Proteínas, moléculas pequeñas Exocitosis: quilomicrones

2. Difusión pasiva Gradiente de concentración Difusión a través de la bicapa lipídica de la membrana celular

4. Movimiento paracelular Pasaje entre células a través de uniones estrechas (pequeños poros)

Agua y electrolitos

Moléculas liposolubles, gases

Transporte mediado

Memb. apical

Memb. basolateral

Absorción paracelular

Difusión pasiva

Pinocitosis

VÍDEOS

Bomba sodio potasio

Cotransporte de glucosa y Na+

+info

+info

Mecanismo de acción de la bomba Na+/K+ ATPasa

3 iones Na+ se unen al sitio de unión en la proteína con gran afinidad Una molécula de ATP se une a su sitio de unión en un segmento citosólico de la bomba ATP se hidroliza a ADP. El fosfato liberado se une a un residuo de aspartato y forma un enlace de alta energía La bomba sufre un cambio conformacional exponiendo el sitio de unión para iones potasio (baja afinidad), a la vez que reduce la afinidad de los sitios de unión para sodio y los libera en el exterior. El residuo de aspartato se defosforila lo que produce un nuevo cambio de conformación que reduce la afinidad de los iones potasio liberándolos en el citosol

Bomba sodio potasio

Por cada molécula de ATP 3 iones Na+ salen de la célula y 2 iones K+ entran a la célula Na+ y K+ se mueven en contra de su gradiente de concentración

Metabolismo de enterocitos

Células metabólicamente activas Utilizan glutamina Constante mantenimiento estructural y funcional Reesteificación de monoglicéridos y LCFA para formar TG. TG se incorporan a quilomicrones para ser exportados

Transporte de nutrimentos

Circulación linfática: vitaminas liposolubles, sustancias lipofílicas. Sistema de drenaje, mantiene el balance de fluídos en el organismo

Circulación portal: vitaminas hidrosolubles, AA, monosacáridos, glicerol, SCFA, electrolitos, agua

Sales biliares

Síntesis y secreción suceden en hígado Sales biliares se sintetizan a partir de colesterol (ácido cólico y ácido cenodeoxicólico ) y se conjugan con taurina y glicina (más polares). Contienen iones Na+ y K+ Solubilizan colesterol para facilitar transporte desde el hígado al intestino Tienen capacidad detergente Forman micelas Emulsifican la grasa dietaria y facilitan la digestión y absorción de monoglicéridos, fosfolípidos y ésteres de colesterol Circulación enterohepática: recirculación de sales biliares. Se reabsorben en ID por difusión pasiva y en íleum por transporte mediado Bacterias de colon metabolizan SB en deoxicolato, litocolato (SB secundarias) Pérdidas de sales biliares en circulación EH representan la mayor proporción de colesterol excretado en heces

Intestino Grueso

Colon ascendente: fermentación Colon descendente: absorción de agua y electrolitos; formación de heces Acidez se neutraliza por secreción de bicarbonato en lumen Absorción de SCFA por difusión son metabolizados en epitelio de colon o transportados por circulación portal Absorción de sales biliares Absorción de amonia Excresión de desechos

Microbiota

Fermenta CHO (produce SCFA, metano, CO2, gas hidrógeno, agua) Metaboliza LCFA: influye en transporte de agua y electrolitos Metaboliza un porcentaje mínimo de colesterol Metaboliza ácidos billiares Metaboliza urea produciendo amonia que posteriormente pasa a circulación portal por difusión

Abreviaturas

AA: aminoácidos ADP: adenosin difosfato ATP: adenosin trifosfato BBM: membrana de borde en cepillo CO2: dióxido de carbono EH: enterohepático FA: ácidos grasos FFA: ácidos grasos libres GH: hormona de crecimiento GI: gastrointestinal HCl: ácido clorhídrico ID: intestino delgado

K+: potasio LCFA: ácido graso de cadena larga Na+: sodio SB: sales biliares SCFA: ácido graso de cadena corta TG: triglicérido TSH: hormona estimulante del tiroides

Bibliografía

• Stipanuk, M.H., Physiological Aspects of Human Nutrition. Philadelphia, EUA: WB Saunders. 4ª ed. 2018 • Ross, A.C., Caballero, B., Cousins, R.J., Tucker, K.L., Ziegler, T.R. Modern Nutrition in Health and Disease. Lippincott Williams and Wilkins. 11th ed. 2014 • Hall JE. Guyton y Hall. Tratado de Fisiología Médica.13a ed. Elsevier. 2017.

• Ohno H. (2016). Intestinal M cells. Journal of biochemistry, 159(2), 151–160. https://doi.org/10.1093/jb/mvv121 • Bryce, M. (2017). How your digestive system works. https://www.youtube.com/watch?v=Og5xAdC8EUI&feature=youtu.be • Khan Academy. (2015). Sodium potassium pump|Membranes and transport|Biology. |.https://www.youtube.com/watch?v=vh166DKxYiM&feature=youtu.be • Wonders of Chemistry. (2018). Carbohydrate (Glucose) Absorption. https://www.youtube.com/watch?v=AXbvfBfqdtY&feature=youtu.be

¡GRACIAS!