FISIOLOGÍA DEL APARATO DIGESTIVO

1. FISIOLOGÍA DEL APARATO DIGESTIVO PARTE 3 DIGESTIÓN EN EL INTESTINO DELGADO: DUODENO. CONTENIDO: 1- RESUMEN ANÁTOMO FUNCIONAL DEL DUODENO Y SUS RELACIONES CON OTROS ÓRGANOS. 2- ASPECTOS GENERALES SOBRE LA DIGESTIÓN DE NURIENTES EN EL DUODENO. 3- DIGESTIÓN QUÍMICA DE CARBOHIDRATOS. 4- DIGESTIÓN QUÍMICA DE PROTEÍNAS. 5- DIGESTIÓN QUÍMICA DE GRASAS.

2. 1.- RESUMEN ANÁTOMOFUNCIONAL DEL DUODENO Y DE SUS RELACIONES CON OTROS ÓRGANOS VECINOS El duodeno es el segmento del tubo digestivo que se encuentra a continuación del estómago, comunicando con éste a través del orificio pilórico y continuándose por su extremo distal con el yeyuno, constituyendo así el primer segmento del intestino delgado. Es un órganotubular que adopta la forma de una letra “C” (ver fig. de la izq.). Se localiza en la parte alta de la cavidad abdominal donde va a guardar muchas relaciones de vecindad con varios órganos intra-abdominales.

3. HÍGADO VESÍCULA BILIAR VÍAS BILIARES EXTRAHEPÁTICAS ÁNGULO HEPÁTICO DEL COLON Comose observa en la figura, el duodeno guarda estrechas relaciones, aparte de con el estómago y el yeyuno, con el hígado, vesícula biliar, vías biliares, páncreas y ángulo hepático del colon.

4. ÁNGULO DUODENO-YEYUNAL Se divide en cuatro porciones: la primera ( D1), que por su forma recibe el nombre de bulbo duodenal, está en comunicación con el antro pilórico del estómago; la segunda porción (D2), en posición vertical y de mucha importancia por ser el sitio donde se vierten las secreciones biliar y del jugo pancreático; la tercera porción (D3), en dirección horizontal y la cuarta porción (D4), ascendente, que forma ángulo con el yeyuno. Estas cuatro porciones le forman un “marco” al páncreas, órgano con el que está en estrecho contacto. Su mucosa, como la del resto del intestino delgado presenta múltiples pliegues llamados válvulas conniventes.

5. Válvulas conniventes Ampolla de Vater Los pliegues, denominados válvulas conniventes o pliegues de Kerckring están presentes en todos los segmentos de intestino delgado incluyendo yeyuno e íleon. Tienen la función de aumentar la superficie de contacto entre los nutrientes y la mucosa misma, lo que favorece mucho la digestión y sobre todo la absorción de los mismos. Otro detalle importante es que en su segunda porción desemboca la ampolla de Vater que no es más que la unión ( ver fig.) de la vía pancreática principal (conducto pancreático principal o de Wirsung) con la vía biliar procedente del hígado (conducto Colédoco).

6. RELACIONES DE LAS VÍAS BILIARES EXTRAHEPÁTICAS Y PANCREÁTICAS CON EL DUODENO. CONDUCTOS HEPÁTICOS Por la importancia que tienen las vías biliar y pancreática en la digestión de los nutrientes en el duodeno, vamos a referirnos someramente a su formación y recorrido. Como se aprecia en la figura, dos finos conductos que salen del hígado, llamados conductos hepáticos, se unen para formar el conducto hepático común; este a su vez, recibe más adelante al conducto cístico procedente de la vesícula (ver fig.) biliar para dar origen ahora al conducto colédoco, el cual se unirá antes de desembocar en el duodeno al conducto pancreático principal formando una VesículaBiliar Ampolla de Vater porción común, la ampolla de Vater, que desembocará, finalmente, en la segunda porción del duodeno.

7. El páncreas exocrino produce enzimas digestivas y bicarbonato (jugo pancreático) Conducto Colédoco Conducto Pancreático Principal Esfínter de Oddi En la ampolla de Vater existe un pequeño esfínter de músculo liso llamado esfínter de Oddi que regula tanto ladescarga de bilis, procedente del hígado y vesícula biliar como la descarga de jugo pancreático, secreción del páncreas exocrino, que contiene numerosas e importantes enzimas digestivas, que estudiaremos más adelante. En la presente figura se resumen los hechos anatómicos más importantes que acabamos de referir.

8. ESTRUCTURA HISTOLÓGICA DE LA PARED DUODENAL En la presente figura vemos, esquemáticamente, la estructura histológica básica de las paredes del duodeno. Se observa la capa más interna, la mucosa, formando pliegues de Kerckring o válvulas conniventes; además, vemos como está tapizada de pequeños salientes como “deditos” denominados vellosidades intestinales, cuya estructura y funciones estudiaremos con el yeyuno-íleon; debajo de la muscularis mucosa se ve la submucosa, con vasos sanguíneos y glándulas (no mostradas);siguen las capas musculares circular y longitudinal, que le permiten al duodeno tener movimientos de mezcla y peristálticos y finalmente la serosa, que es la capa más externa.

9. ESTRUCTURA HISTOLÓGICA DE LA PARED DUODENAL En las dos figuras se muestran cortes histológicos de la pared del duodeno, coloreados con hematoxilina y eosina. Ambas imágenes muestran dos áreas de un mismo pliegue de Kerckring cortado y donde se observa que por sus bordes hay múltiples salientes de mucosa que no son más que las vellosidades intestinales, como las mostradas en la diapositiva anterior. La capa más clara de la zona media es la submucosa, con abundantes vasos sanguíneos.

10. EPITELIO DE LA MUCOSA DUODENAL MUCUS CÉLULA CALICIFORME BORDE EN CEPILLO CÉLULA CALICIFORME CON MUCUS El epitelio de la mucosa duodenal es de tipo cilíndrico simple con células caliciformes productoras de mucus. En la figura se observa un sector del epitelio de la mucosa duodenal, donde se distinguen muy bien 3 células caliciformes, una de ellas vertiendo mucus (ver fig.) hacia la luz intestinal. Se distinguen también las células epiteliales cilíndricas, denominadas enterocitos y que presentan en su borde libre varios cientos de finas prolongaciones citoplasmáticas (sólo observables al microscopio electrónico) denominadas microvellosidades, pero que aquí, al microscopio de luz, producen el efecto de conjunto como de un “borde en cepillo”. Estas estructuras de los enterocitos sirven para absorber los nutrientes.

11. GLÁNDULAS DE BRUNNER ---------------- mucosa Glándulas de Brunner -------------- Glándulas de Brunner submucosa -------------- En la figura se muestra un corte histológico de la pared duodenal, donde se señalan con flechas las glándulas de Brunner localizadas en la submucosa, productoras de mucus alcalino rico en bicarbonato, que es vertido hacia la mucosa con el fin de amortiguar la acidez del quimo procedente del estómago. En la parte superior izquierda se observa que una de esas glándulas se abre a la mucosa por un conducto.

12. PANORÁMICA FUNCIONAL GENERAL DEL DUODENO: El duodeno va a jugar un papel importante en el proceso digestivo, pues es el “escenario” donde se va a desarrollar la acción de las enzimas digestivas del jugo pancreático sobre los nutrientes contenidos en el quimo, así como la acción emulsionante de la bilis hepática que también es vertida al duodeno. De igual manera, el duodeno, es el segmento del intestino delgado que interactúa de manera directa con la acidez del quimo gástrico que pasa a través del esfínter pilórico con HCl, lo que constituye una amenaza real para la integridad de la mucosa duodenal y para el ph alcalino del intestino delgado que, generalmente, no llega a causar problemas gracias a la secreción de las glándulas de Brunner. El duodeno posee además, células endocrinas en su mucosa que responden a la presencia de distintas sustancias químicas derivadas de la digestión o de la misma composición química de los nutrientes y el quimo, liberando hormonas que ayudan a regular tanto la motilidad gastroduodenal y vesicular, así como la secreción de jugos digestivos por el estómago y el páncreas y de bilis por el hígado. Por último, el duodeno también va a intervenir en la absorción de muchos nutrientes digeridos, función que desempeña mediante estructuras de su mucosa tales como las vellosidades intestinales.

13. 2.- ASPECTOS GENERALES SOBRE LA DIGESTIÓN DE NUTRIENTES EN EL DUODENO. El proceso de la digestión químicade los nutrientes en general, se produce gracias a la participación de un considerable número de enzimas que actúan sobre los macronutrientes ( carbohidratos, proteínas y lípidos) que ocasionan la degradación de estas grandes moléculas en otras mas pequeñas que puedan ser absorbidas. Estas enzimas son enzimas hidrolasas, es decir, enzimas que ocasionan hidrólisis de los enlaces químicos que mantienen unidas las moléculas más pequeñas que integran a esos macronutrientes. El proceso de hidrólisis consiste en introducir en la molécula del macronutriente moléculas de H2O, las que ocasionan la desintegración de una macromolécula en sus unidades más pequeñas (hidro=agua , lísis= rotura); de este tipo son la mayor parte de las enzimas que intervienen en casi todos los procesos de digestión química en el tubo digestivo, por tanto en el duodeno actuarán enzimas hidrolíticas para digerir proteínas (enzimasproteolíticas), enzimas hidrolíticas para digerir lípidos (lipolíticas) y enzimas hidrolíticas para digerir carbohidratos (amilasas).

14. ASPECTOS GENERALES SOBRE LA DIGESTIÓN DE ALIMENTOS EN EL DUODENO (cont.) A medida que vayan entrando, a través del píloro, pequeñosvolúmenes de quimo gástrico al duodeno, éste continuará sus transformaciones químicas mediante la acción de las enzimas del jugo pancreático. Es necesario que se origine una buena mezcla entre los nutrientes, estas enzimas y la bilis procedente del hígado. Para ello las capas musculares ( longitudinal y circular) de las paredes del duodeno, le imprimen a esta última movimientos de mezcla y de peristaltismo. Gracias a los primeros, los nutrientes se ponen en contacto íntimo con las enzimas digestivas y son bien digeridos y en el caso de los movimientos peristálticos, éstos hacen avanzar el contenido intestinal a lo largo de los distintos segmentos del intestino delgado. También es importante recordar que tanto el pH ácido del quimo que llega al duodeno como la composición química misma de muchos alimentos, estimula a distintas células endocrinas de la mucosa duodenal a segregar a la sangre diferentes hormonas (ej: colecistocinina, secretina, etc.) que regulan la secreción de bilis y jugo pancreático para garantizar cantidades adecuadas de estas secreciones en el duodeno para una digestión lo más completa posible. Pasemos ahora a estudiar cuales transformaciones sufren cada uno de los tres macronutrientes fundamentales y los mecanismos involucrados en los mismos.

15. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LOS CARBOHIDRATOS EN EL DUODENO Los carbohidratos del tipo almidón, habían sido degradados por la acción de la ptialina (amilasa de la saliva), a dextrinas y cadenas de polisacáridos, acción ésta que resultó interrumpida pocos minutos después de entrar el bolo alimenticio al estómago y resultar inhibido por la acidez del pH del jugo gástrico. Al pasar el quimo con estas dextrinas, cadenas de polisacáridos e inclusive algunas moléculas de almidón semidigerido, al duodeno, se produce, por parte del mismo HCl del quimo, un estímulo en células endocrinas de la mucosa duodenal que hace que liberen la hormona secretina, la que a su vez, por vía sanguínea llega hasta las células de los acini pancreáticos, haciendo que liberen la enzima AMILASA PANCREÁTICA, una de las enzimas que componen el jugo pancreático, que tiene estructura y acciones muy similares a las de la ptialina salival. La AMILASA PANCREÁTICA actúa sobre las dextrinas, los remanentes de almidón y las cadenas de polisacáridos, degradándolos hasta disacáridos, moléculas pequeñas formadas por dos moléculas de monosacáridos, siendo los más importantes: sacarosa, lactosa y maltosa. A continuación resumimos lo más esencial de esas transformaciones.

16. RESUMEN DE LA DIGESTIÓN QUÍMICA DE LOS CARBOHIDRATOS EN EL DUODENO AMLILASA PANCREÁTICA sacarosa (fructosa + glucosa) ALMIDONES, DEXTRINAS Y CADENAS DE POLISACÁRIDOS DISACÁRIDOS lactosa (galactosa + glucosa ) maltosa ( glucosa + glucosa)

17. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS EN EL DUODENO Las proteínas, sobre todo la colágena de la carne, habían iniciado su digestión en el estómago por la acción de la pepsina y el HCl del jugo gástrico, quedando transformadas en proteosas, peptonas y cadenaspolipeptídicas grandes. Estos productos de la digestión proteica en el estómago son los que llegan al duodeno formando parte del quimo y allí ejercen estimulación química sobre distintas células endocrinas de la mucosa duodenal productoras de las hormonas secretina y colecistocinina (esta última se libera también por la llegada de grasas al duodeno). Dichas hormonas pasan al torrente sanguíneo y sondistribuías por la circulación en el tejido pancreático, hepático, vesícula y vías biliares. La secretina produce un fuerte estímulo en los acini pancreáticos haciendo que éstos segreguen importantes cantidades de un líquido que contiene muchos iones bicarbonato, lo que proporciona una solución acuosa con pH fuertemente alcalino; al mismo tiempo, la colecistocinina estimula a las células acinares a liberar grandes cantidades de enzimas digestivas pancreáticas.

18. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS EN EL DUODENO (cont.) El páncreas produce varias enzimas proteolíticas, siendo las más importantes: tripsina, quimotripsina y carboxipolipeptidasa, las cuales son segregadas en forma de proenzimas, es decir, completamente inactivas, para evitar la autodigestión del tejido pancreático. Los nombres de sus formas inactivas (proenzimas) son respectivamente: tripsinógeno, quimotripsinógeno y procarboxipolipeptidasa. Estas enzimas se mantienen inhibidas en todo el trayecto a lo largo del conducto secretor, hasta su contacto con la mucosa duodenal, gracias a que las células acinares pancreáticas segregan junto con las proenzimas una sustancia que inhibe su activación, llamada inhibidor de la tripsina; esta sustancia al inhibir la transformación del tripsinógeno en tripsina, inhibe también las de las otras dos, pues la tripsina misma actúa como activadora del quimotripsinógeno y de la procarboxipolipeptidasa. Una vez vertidas al duodeno desde la ampolla de Vater, el tripsinógeno resulta activado por una enzima de la mucosa duodenal, la enteroquinasa, transformándose en tripsina; la tripsina tiene propiedades autocatalíticas, haciendo que el tripsinógeno se convierta rápidamente en tripsina.

19. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS EN EL DUODENO (cont.) Además de autocatalizar su propia transformación, la tripsina cataliza la transformación de quimotripsinógeno en quimotripsina y de la procarboxipolipeptidasa en carboxipolipeptidasa, quedando así activadas las tres enzimas proteolíticas del jugo pancreático, listas para continuar la degradación de las proteínas de la dieta. Las tres enzimas al actuar sobre las proteosas, peptonas y cadenaslargas de polipéptidos las transforman mediante hidrólisis repetidas de sus enlaces peptídicos, en pequeñas cadenas de péptidos detres, cuatro y cinco aminoácidos, llamadas dipéptidos,tripéptidos y tetrapéptidos, conocidas en su conjunto como oligopéptidos(oligo= pocos, oligopéptidos = pocos enlaces peptídicos). Estas moléculas son muy pequeñas y de menor complejidad pero requerirán aún de ulteriores transformaciones para poder ser absorbidas por la mucosa del intestino delgado. A continuación resumimos esquemáticamente las transformaciones antes expuestas.

20. RESUMEN DE LA DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS EN EL DUODENO enteroquinasa TRIPSINA TRIPSINÓGENO QUIMOTRIPSINA QUIMOTRIPSINÓGENO CARBOXIPOLIPEPTIDASA PROCARBOXIPOLIPEPTIDASA PROTEOSAS, PEPTONAS Y POLIPÉPTIDOS GRANDES DIPÉPTIDOS, TRIPÉPTIDOS Y TETRAPÉPTIDOS OLIGOPÉPTIDOS

21. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO La digestión química de las grasas comienza realmente en el duodeno. Aunque es cierto que en la mucosa lingual se han descrito algunas células productoras de escasas cantidades de lipasa y en el estómago algunas más, productoras de un tipo de lipasa gástrica (tributirasa) específica para la tributirina grasa presente sólo en la mantequilla (manteca) pero sin ninguna acción lipolítica sobre el resto de las grasas, se considera que la importancia de estas secreciones es insignificante en la digestión de los lípidos y por eso es que decimos que la verdadera y significativa digestión de los lípidos comienza en el duodeno. Como se ha señalado ya en varias oportunidades, la llegada de las grasas al duodeno, formando parte del quimo gástrico provoca un estímulo de células endocrinas de la mucosa duodenal productoras de la hormona colecistocinina, que entre las varias funciones que ejerce, tiene la de estimular la contracción de las paredes de la vesícula biliar, provocando la descarga de bilis espesa, concentrada y de altas cualidades detergentes sobre las grasas que están ahora en el duodeno. También la colecistocinina produce simultáneamente relajación del esfínter de Oddi, lo que permite la salida de la bilis al duodeno desde la ampolla de Vater y el colédoco.

22. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO (cont.) colecistocinina grasas En la figura se puede observar como las grasas procedentes del estómago (flecha gruesa que indica hacia abajo) estimula la mucosa duodenal para que libere colecistocinina (flecha gruesa curva) y esta, mediante la circulación sanguínea llega a las paredes vesiculares, las que como resultado, se contraen liberando bilis que fluye por el conducto cístico y después por el colédoco (letrero en agua marina). La colecistocininaproduce también relajación del esfínter de Oddi y la bilis finalmente entra al duodeno (flechas finas).

23. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO (cont.) La presencia de la bilis es necesaria en el duodeno para lograr que se forme una emulsión entre las grasas de la dieta y el agua del contenido intestinal; de otra forma, las grasas no podrían digerirse en casi un 45% y por tanto no se absorberían y serían arrastradas provocando una diarrea en la cual se perderían no sólo las grasas, sino también las vitaminas liposolubles (vit. A, D, E y K) que van disueltas con ellas. La bilis contiene en su composición: agua, bicarbonato, Ca2+, colesterol, lecitina y sales o ácidos biliares. Estos últimos son los que hacen posible la emulsión entre el agua y las grasas. En la figura se muestra la fórmula de uno de los ácidos biliares más abundantes en la bilis: el ácido glicocólico. Los ácidos biliares son sustancias anfipáticas, lo que quiere decir que tienen unextremo de sus moléculas hidrofílico (soluble en agua) y el otro extremohidrofóbico (liposoluble). El extremo en rojo en la fig. se disuelve en el agua, y el amarillo, liposoluble, en las grasas, manteniendo a estas en esta “asociación” llamada emulsión.

24. DDIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO (cont.) La bilis es producida por el hígado y excretada a través de las vías biliares extrahepáticas hacia el duodeno. Parte de esa bilis se introduce, a través del conducto cístico, en la vesícula biliar, quedando almacenada allí ( ver fig. de arriba); lasparedes de la vesícula absorben agua de esa bilis y le agregan algunas sustancias haciendo que la bilis vesicular se torne más espesa y aumente, aún más, su poder detergente sobre las grasas, es decir, su capacidad de emulsionarlas mejor que la bilis que desciende directo del hígado. Por eso cuando la cantidad de grasas que llega al duodeno es muy grande se produce un fuerte estímulo liberador de colecistocinina, la que a su vez, como ya explicamos, provoca que la vesícula contraiga sus paredes liberando bilis espesa de alto poder detergente (fig. inferior) hacia el duodeno.

25. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO (cont.) La estimulación vagal ocasiona contracción débil de vesícula Las sales biliares vía sanguínea estimulan secreción de hepatocitos La secretina por vía sanguínea estimula secreción por conductos hepáticos Hígado La bilis es acumulada y concentrada hasta 15 veces La colecistocinina por vía sanguíneaorigina: 1- Contracción vesícula biliar 2- Relajación esfínter de Oddi Control del vaciamiento vesicular y secreción de bilis

26. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO (cont.) ENZIMAS LIPOLÍTICAS PRODUCIDAS POR EL PÁNCREAS Y SUS ACCIONES SOBRE LOS DISTINTOS TIPOS DE GRASA: El páncreas fabrica enzimas lipolíticas que vierte con el jugo pancreático al duodeno; esas enzimas son: la lipasa pancreática, la fosfolipasa y la colesterolesterasa. La lipasa pancreática actúa sobre los triglicéridos de la dieta hidrolizándolos hasta monoglicéridos y ácidos grasos libres, así como diglicéridos y ácidos grasos libres. La fosfolipasa digiere a los fosfolípidos en glicerol, ácidos grasos libres. La colesterolesterasa digiere a los ésteres del colesterolen colesterol libre y ácidos grasos libres. Estas enzimas para poder ejercer su acción digestiva sobre las grasas necesitan de la presencia de la bilis, que como ya se explicó, produce una emulsión con las grasas en medio de las secreciones acuosas que hay en la luz intestinal permitiendo entonces la acción degradativa de estas enzimas sobre las grasas.

27. DIGESTIÓN QUÍMICA DE LAS GRASAS EN EL DUODENO (conclusión). HÍGADO Y VESÍCULA BILIAR LIPASA PANCREÁTICA GLICEROL + AC. GRASOS + MONOGLICÉRIDOS + DIGLICÉRIDOS GRASAS DE LA BILIS TRIGLICÉRIDOS DIETA FOSFOLIPASA GRASAS EN EMULSIÓN GLICEROL+ AC. GRASOS + FOSFATO + COLINA FOSFOLÍPIDOS COLESTEROLESTERASA ÉSTERES DEL COLESTEROL COLESTEROL+ AC. GRASOS