Absorción y secreción de agua y electrolitos:
Como se necesitan reacciones químicas para digerir los nutrimentos, se requiere un ambiente líquido para sostener estas reacciones. Por lo tanto el control de fluidez intestinal es primordial para la función gastrointestinal. La carga diaria varía según los tipos de líquidos, pero la mayor parte del líquido se resorbe en el intestino delgado con los nutrimientos, aunque el colon capta el 90% del líquido que recibe. 1. Transporte iónico: Las vías de transporte epitelial son de tres tipos: a) Bombas: utilizan energía celular que mueve iones contra un gradiente (transportadores activos) b) Poros: de alta capacidad, se abre en respuesta a gradientes electroquímicos c) Transportadores activos secundarios Se mueven contra un gradiente de concentración al acoplas el movimiento con otros iones (intercambiadores o cotransportadores) 2. Consideraciones anatómicas: a) Amplificación de superficie: La presencia de criptas y vellosidades, así como microvellosidades en los polos apicales incrementa la superficie de absorción 20 veces b) Control: El epitelio intestinal descansa sobre la lámina propia lo que permite que además de la regulación endócrina proveniente del flujo sanguíneo local, hay control por células enteroendócrinas locales, por mediadores inmunitarios y neurócrinos libreados por nervios eferentes. c) Regulación del transporte de agua y electrolitos: Aun en ausencia de bolo, el intestino es capaz de continuar la absorción del líquido para equilibrar las vías, esto mediante la absorción de sodio y cloro. La secreción de líquido está impulsada en particular por la secreción de cloro. a. Reflejos: Los largos tienen como efectores mas potentes son acetilcolina (ACh) y polipeptido intestinal vasoactivo (VIP), capaces de estimular la secreción de cloro. Los reflejos cortos se inician con el frotamiento de la mucosa, que induce liberación de 5-hidroxitriptamina en las células enterocromafines, activando descargas eferentes colinérgicas que terminan secretando cloro. b. Humoral: Prostaglandinas: Provenientes de miofibroblastos, estimulan secreción de cloro y bicarbonato. Histamina: Liberada por mastocitos, es secretagogo efectuvi de cloro c. Luminales: Guanilina: Regulador peptídico nuevo de la secreción epitelial del cloro que se sintetiza en células enteroendocrinas. Acidos biliares: Son efectivos como estímulos apicales de secreción de cloro. 3. Bases celulares: a) Absorción: A lo largo del intestino, el sodio se caota junto con diversos nutrimientos, dependiente de la baja concentración intracelular establecida por la Na,K-ATPasa basolateral. INTESTINO DELGADO | COLON | Secreción de bicarbonato | Absorcion electrogénica de Na | Absorcion de nutrimentos acoplados con Na | Absorción electrogénica de NaCl | Absorcion de nutrimientos acoplados con protones | Absorción de ácidos grados de cadena corta | Absorcion electroneutro de NaCl | Secreción de cloro | Absorcion de ácidos biliares acoplados a Na | Absorción / Secreción de potasio | Absorcion de calcio y Hierro | |
a. Acoplados a Na: La captación apical de sodio y glucosa se lleva a cabo por el cotransportador SGLT-1, incluso cuando la concentración luminal de glucosa sea baja, Ya absorbida, la glucosa es transportada a la corriente sanguínea a través de GLUT2. El proceso es electrogénico ya que no se transporta ion con carga contraria, y en lugar de ellos, el cloro y agua le siguien en forma pasiva por las uniones intracelulares. (soluciones de hidratación oral). En colon, donde casi no hay glucosa, la captación electrogénica se da por la sustitución de SGLT-1 por ENaC. b. Acoplados con protones: Los péptidos cortos se absorben mediante el transportador PepT1 acoplado con la captación de protones. c. Electroneutro: Absorción acoplada de sodio y cloro al interior de la células a cambio de protones y iones bicarbonato d. Calcio y Hierro: No son lo suficientemente fuertes para acarrear agua; el calcio se absorbe según requerimientos corporales a lo largo del intestino delgado mientras que el hierro se absorbe solo en duodeno. b) Secreción: Se centran en el transporte activo de iones cloro. EL cloro se absorbe en la membrana basolateral a través de un cotransportador de sodio/potasio/2cloro llamado NKCC1. El potasio se transporta en forma conjunta y se recicla a través de membrana basolateral, asi como el Na es expulsado por la Na,K ATPasa. La vía de mayor importancia cuantitativa para la salida de cloro es el canal CFTR. El efecto neto es el movimiento electrogénico del cloro de la corriente sanguínea a la luz, el sodio y el agua le siguien de forma pasiva a través de uniones intercelulares herméticas para mantener neutralidad.
Como respuesta a los agonistas, VIP o prostaglandinas, los niveles celulares de cAMP aumentan con lo que se induce la activación de PKA, esta enzima luego abre el canal CFTR.(Vibrio cholerae).
El cGMP es un mediador importante de un secretagogo, la guanilinam que participa en respuestas secretosas a toxinas bacterianas. (E. coli patógena)
Otros agonistas, acetilcolina, histamina y ácidos biliares, inducen la secreción de cloro al aumentar el calcio en el citosol, siendo en este caso el sitio primario de regulación el potasio, a medida que el potasio sale de la célula, se expulsa el cloro por membrana apical.
Asimilación de carbohidratos, proteínas y vitaminas hidrosolubles:
Los carbohidratos y proteínas son macromoléculas hidrosolubles. Debido a su afinidad por el agua, están “como en casa” en el ambiente acuoso, no obstante no podrán cruzar con facilidad las membranas de las células epiteliales del intestino delgado. 1. Carbohidratos: a) Fuentes: Existen tres formas principales de carbohidratos con relevancia nutricional: almidón, sacarosa y lactosa. El almidón es una mezcla compleja de polímeros de glucosa que proviene de diversas plantas (cereales, panes, vegetales harinosos como las papas). El 25% es amilosa, el resto es amilopectina. Las fuentes de almidón también aportan polímeros de carbohidratos y no carbohidratos que en conjunto se conoce como fibra dietética; ésta es crucial ya que al no absorberse le proporciona volumen a las heces, retiene líquido y favorece el paso de la materia fecal. b) Digestión: a. La enzima amilasa salival tiene 56kDa, y puede digerir amilosa de la cadena recta del almidón. Es de importancia en lactantes cuando existe retraso en desarrollo de enzimas pancreáticas. b. Intestinal: La amilasa pancreática de 55 kDase dirige contra enlasces internos α-1,4 de ambas moléculas, pero los enlaces terminales y los enlaces α-1,6 de la amilopectina son resistentes; por lo tanto se produce maltosa, maltotriosa (trímero de glucosa) y dextrinas limitantes alfa derivadas de las amilopectina. Cualquier carbohidrato que escape a la asimilación en el intestino delgado se degrada con rapidez en el colon por efecto de hidrolasas bacterianas lo que supone el precio de gas y distención. c. Borde intestinal: Luego los oligosacaridos y disacáridos se someten a acción de hidrolasas específicas en el borde en cepillo del enterocito. La hidrólisis se da por una serie de enzimas sintetizadas en los enterocitos y que se diferencían a lo largo de la cripta: Sacarasa, isomaltasa, glucoamilasa y lactasa. I. Isomaltasa: Crucial para digestión completa de almidón, ya que es la única con actividad para α-1,4 de los oligómeros lineales y para α-1,6 de las dextrinas limitantes. La captación de la glucosa obtenida se da por SGLT-1. II. Sacarasa: La sacarosa no requiere digestión luminal, pero si por la enzima a nivel del borde. La fructosa, a diferencia de la glucosa obtenida, no entrará por SGLT-1, sino por difusión a través de GLUT5. III. Lactasa: Se observa un declive normal de su activadad con la edad, que aunado a la inhibición por concentraciones plasmáticas de glucosa, lleva a “intolerancia a la lactosa”.
Vías de captación: SGLT-1 sintetizado por enterocitos de vellosidades, pero no de las criptas; la glucosa no requerida para el metabolismo de la célula sale a través de GLUT2. El GLUT5 capta la fructosa.
1. Proteínas: Las proteínas animales se consideran “completas” es decir que contienen todos los aminoácidos esenciales, a diferencia de las fuentes vegetales. a) Digestión: a. Intesitinal (luminal): Las células principales sintetizan pepsinógeno, precursor inactivo de la pepsina; las pepsinas dividen proteínas de la dieta de aminoácidos neutro.
La proteólisis principal ocurre en el intestino delgado. Las endopeptidasas separan los enlaces amida internos de proteínas y péptidos, las ectopeptidasas separan el aminoácido terminal, siendo estas las carboxipeptidasas que actúan en el extremo C de los peptidos; sin embargo todas requieren de la activación de la enterocinasa, que activa a la tripsina, que activara a las peptidasas. b. Borde de cepillo: Por la gran cantidad de sustratos, se requiere de una cantidad mayor de hidrolasas, I. PEPT1: Transportador peptídico 1, se expresa en membrana apical y media la captación unidad a protones de una gran variedad de dipéptidos, tripéptidos y tetrapéptidos. Tiene especificidad amplia para sustrats II. Transportadores de aminoácidos: Pueden transportan aminoácidos específicos junto con uno o más protones c. Proteolisis en citosol: Se degradan aún más antes de pasar a circulación portal, degradándose en aminodipeptidass y tripeptidasas.
3. Vitaminas hidrosolubles: Las vitaminas son moléculas que no pueden sintetizarse en el cuerpo pero son esenciales para el metabolitsmo normal como cofactores para reacciones bioquímicas. a) Vit. C. Actúa como antioxidante, proviene de frutas cítricas. La captación es en el íleona través de cotransportadores SVCT1 y SVCT2. b) Vitamina B12 (cobalamina). En la luz gástrica, la cobalamina se libera de su unión con proteínas dietéticas uniéndose con proteína de unión R (haptocorrina) con lo que se forma un complejo estable en el pH ácido. La proteína R se degrada por proteasas pancreáticas en el duodeno y se transfiere al factor intrínseco la cobalamina, para transportarse al receptor para factor intrínseco-cobalamina (IFCR) a nivel del íleon terminal. En el interior, el factor intrínseco se degrada y la cobalamina liberada se une con transcobalamina II, trasladándose a membrana basolateral y después a circulación.
Asimilación de lípidos y vitaminas liposolubles:
Los lípidos son sustancias orgánicas hidrófobas más solubles en solventes orgánicos (o membranas celulares), tienen una mayor densidad calórica, y después de la lipolisis son capaces de cruzar con facilidad las membranas celulares, sin embargo deben llegar al borde en cepillo a un ritmo suficiente. 1. Fuentes: Existe un consumo promedio de 120-150 gr, así como el intestino recibe de 4-50 gr de lípido endógeno. La ,ayor parte de los lípidos de la dieta se halla en forma de triglicéridos de cadena larga (12 átomos de carbono unidos por ester a un glicerol). Otras fuentes incluyen los esteroles vegetales y colesterol. Las vitaminas liposolubles A,D,E, K representan una clase especial de lípidos. 2. Digestión: a) Intraluminal: Se incluye la dispersión de la fase lipídica, lipolisis y captación de los productos en micelas. a. Gástrica: Los patrones de mezcla ejercen una acción de cizalla que dispersa los triglicéridos en una emulsión, de esta forma la lipasa puede actuar sobre las gotas de aceite, para generar ácidos grasos libres y diglicéridos; sin embargo en pH bajos, los ácidos grasos captan protones y se desplazan al centro de gotas de aceite. 10-30% de lipolisis total, b. Intestinal: A medida que el pH aumenta los ácidos grasos que se liberaron por la lipasa se orientan hacia el exterior. Esto rodea la gota con una capa de ácidos grasos ionizados. Los pocos acidos grasos liberados son potentes estimulos para liberación de CCK.
La lipasa pancreática tiene distinta especificidad de posición (uno y tres de moléculas de glicerol), su pH óptimo en neutro, es muy susceptible a inactivación por ácido y se inhibe por ácidos biliares.
La colipasa se libera entonces en cantidades equimolares a lipasa, es capaz de unirse a ácidos biliares y lipasa estabilizando la lipasa en luz intestinal.
La fosfolipasa A2 degrada los fosfolípidos de la dietamediante la separación del ácido graso de la posición dos del glicerol, además de degradar la fosfatidilcolina para recuperarla (ácidos biliares)
La estersa de colesterolo degrada esteres así como vitamina A,D y E. Es capaz de hidrolizar el ácido graso de la posición dos que dejaron intacto las lipasas. c. Transiciones de fase: Mueven los productos de la lipolisis de las dotas de aceite en las que se generaron en la superficie apical, d. Acidos biliares: Solubilizan los productos finales de la lipolisis para promover su transferencia; las grasas insolubles se incorporan en las micelas: emulsión. Los acidos biliares tienen naturaleza antipática, es decir tienen cara hidrofílica e hidrofóbica. e. Absorción: Los productos de la lipolisis son bastante hidrosolubles para cruzar de forma pasiva la membrana apical. Parte de los ácidos grasos de cadena larga ocurre por difusión facukutada por medio de proteína de unión para ácido graso de la membrana de la microvellosidad (MVM-FABP). Los de cadena mediana (6-12 átomos) tienen mayor solubilidad en agua, en consecuencia su absorción puede ser por vía paracelular evitando procesamiento intracelular, transportándose por circulación portal.
Los productos de la digestión de lípidos son únicos ya que se reensamblan en le enterocito; se esterifican de nueva cuenta en triglicéridos en el retículo endoplásmico, luego se cubren con proteínas conocidas como apoproteínas para la exportanción del enterocito. Estas moléculas se conocen como quilomicrones y tienen un centro de triglicérido rodeado por fosfolípidos, ésteres de colesterol y apoproteínas. Los quilomicrones varían de 750 a 5000 A de diámetro por lo que requieren entrar a la circulación por el conducto linfático (lindaticos con uniones mas permeables). d. Vitaminas hidrosolubles: Se conoce que estas vitaminas también se reesterifican en el enterocito y se incorporan en el quilomicrón. Dependen por completo de las micelas para que las presenten a las membrana del borde en cepillo.
