F16. Control neural y motilidad gastrointestinal - Dra. Arias.pdf

FGI01. Control Neural y motilidad gastrointestinal Dra. Arias – 18/09/2024 El tracto gastrointestinal (TGI) es un tubo que va desde la boca al ano y tiene diferentes secciones especiali...

FGI01. Control Neural y motilidad gastrointestinal Dra. Arias – 18/09/2024 El tracto gastrointestinal (TGI) es un tubo que va desde la boca al ano y tiene diferentes secciones especializadas en diferentes funciones. Los diferentes órganos que conforman el TGI están separados entre sí por esfínteres. Adicional a estos, existen órganos accesorios como el hígado, el páncreas y la vesícula biliar, que producen secreciones necesarias en el proceso de digestión y absorción de nutrientes y son depositadas en el intestino delgado. Las estructuras del TGI corresponden al esófago, el estómago, el intestino delgado y el intestino grueso. El esófago está limitado por el esfínter esofágico superior e inferior. El estómago empieza en el esfínter esofágico inferior y termina en el píloro. El píloro separa el estómago del intestino delgado. El esfínter de Oddi separa el conducto colédoco (el cual lleva las secreciones biliares y pancreáticas) del intestino delgado. El intestino delgado está separado del intestino grueso a través de la válvula ileocecal. A nivel del recto y el ano se encuentran los esfínteres anales interno y externo que separan el tracto del exterior del cuerpo. Figura 1. Anatomía del TGI. FUNCIONES DEL TGI Digestión: Comprende dos procesos: ○ Mecánicos: Relacionados a la motilidad. ○ Químicos: Relacionado a secreciones y absorción de nutrientes en el intestino delgado. Excreción de residuos ○ De sustancias no absorbidas ○ Productos metabólicos o del colesterol, como esteroides y metabolitos de algunos fármacos. Es por ello que la única forma de perder grasa es a través de las heces (no es posible por medio de la orina). 1  Defensa: Al ser un tracto que está en constante contacto con alimentos provenientes del exterior y ajeno a nuestro cuerpo, el TGI cuenta con una alta vigilancia inmunológica. COMPOSICIÓN DE LAS PAREDES DEL TGI La anatomía de la pared del TGI varía a lo largo de su longitud, sin embargo, tienen en común las siguientes capas : Mucosa Se compone de: Células epiteliales: Corresponde a las células más externas, que dan hacia la luz o lumen (hueco) del tubo. Lámina propia: Lámina de tejido conjuntivo que rodea las células epiteliales. Capa muscular de la mucosa: Rodea la lámina propia. Submucosa Se ubica debajo de la capa mucosa y se compone de tejido conjuntivo. Se encuentran la mayoría de nervios y vasos sanguíneos más importantes. La estructura más importante es el plexo submucoso. Los plexos son estructuras nerviosas, formadas por células nerviosas, dentro del TGI. Los plexos forman el sistema nervioso entérico (SNE), el cual corresponde al sistema nervioso del TGI. Muscular externa Se compone de: Músculo circular: Cuando se contrae, cierra el tubo del tracto, empujando la comida. Músculo longitudinal: Al contraerse, el tubo se acorta. NO cierra el lumen, a diferencia del músculo circular. Serosa Además, en medio de la capa de músculo circular y la capa de músculo longitudinal se ubica el plexo mientérico. Figura 2. Capas del TGI. 2  REGULACIÓN DEL TGI El TGI se encuentra regulado a nivel nervioso por el sistema nervioso entérico (sistema propio del TGI) y el sistema nervioso autónomo (compuesto por el sistema nervioso simpático y parasimpático). También se encuentra regulado a nivel endocrino por distintas hormonas y por mensajeros químicos a través de señales químicas locales. Existe una muy buena comunicación entre el SNE y el sistema nervioso autónomo (SNA), principalmente con el nervio vago. Este controla la vesícula biliar, el páncreas y el esfínter de Oddi. También puede coordinar con el sistema nervioso entérico patrones de secreción y patrones de motilidad. Dependiendo de las señales nerviosas, químicas y mecánicas se tienen cambios a nivel del SNE según lo que esté pasando en el SNA, que a su vez puede generar cambios en el SNE. Ambos coordinan lo que sucede con secreción y la motilidad. Los centros superiores también pueden tener influencia sobre el tracto gastrointestinal a través de los sentidos especiales. Por ejemplo, al hablar de algo que se antoje mucho, el simple hecho de hablar de comida puede provocar que una persona empiece a sentir hambre y todo el sistema se empiece a preparar para recibir comida. En cuanto al control endocrino, dentro de las hormonas más importantes se encuentran la CCK gastrina, la colecistoquinina, la secretina, GIP y motilina. Se secretan en mayor o menor proporción según la ubicación. Por ejemplo, la gastrina se secreta mayormente en antro, poco en duodeno y casi nada en yeyuno. CCK y secretinas se secretan en duodeno, yeyuno y poco menos en íleon. Además, los estímulos para la secreción de cada hormona son diferentes. A continuación se muestra una tabla con los estímulos de secreción para cada una. Hormona Estímulo Gastrina Al ingerir comidas con mucha proteína. CCK Al ingerir comidas con proteínas y grasas. Secretina Al ingerir comidas con grasas y ácido. El ácido es el principal estímulo. GIP Al ingerir carbohidratos. Motilina Deja de liberarse al consumir alimentos. NIVELES DE CONTROL DEL TGI En el TGI, a nivel neural, hay cinco niveles de control: Primer nivel: Corresponden a los reflejos del SNE. En un reflejo de primer nivel, el sensor, vía aferente, centro integrador, vía eferente y el efector se encuentran dentro del TGI. La peristalsis es un ejemplo de un reflejo de primer nivel. En este nivel bastan las señales locales del TGI para generar un reflejo y una respuesta. 3  Segundo y tercer nivel: Reflejos relacionados al sistema nervioso simpático. Un ejemplo de segundo y tercer nivel es el íleo quirúrgico. Íleo hace referencia a cuando el intestino no se mueve en lo absoluto. El íleo quirúrgico ocurre en una operación de abdomen, debido a que la manipulación del intestino provoca liberación de adrenalina, lo que genera que el TGI deje de moverse. Con el tiempo es esperable que el intestino recupere la motilidad. Este reflejo representa el efecto del sistema nervioso simpático sobre el TGI. Cuarto nivel: Reflejos relacionados al sistema nervioso parasimpático. Quinto nivel: Se desarrollan en sistemas superiores. Un incremento en la motilidad del TGI a causa de hablar de alimentos es un reflejo de quinto nivel, ya que el estímulo no se encuentra a nivel del TGI, sino que inicia a nivel del cerebro. Figura 3. Niveles de control del TGI. CONTROL NERVIOSO El control nervioso está dado por sistema nervioso central, el cual se comunica con el sistema nervioso entérico a través del sistema nervioso autónomo. Entonces el sistema nervioso central puede alterar el funcionamiento del sistema nervioso parasimpático y sistema nervioso simpático, los que a su vez alteran el funcionamiento del sistema nervioso entérico. En relación con los plexos, el plexo mientérico se ubica a lo largo de todo el TGI, desde el esófago hasta el colon. El plexo submucoso sólo se encuentra a partir del intestino delgado (muy poco desarrollado en intestino y esófago. En la figura 4, se observa cómo se distribuyen los plexos a lo largo del TGI, donde “MP” es plexo mientérico y “SMP” es plexo submucoso. Figura 4. Distribución de los plexos del TGI. 4  Las ramas parasimpáticas más importantes son las vías vagales, que controlan patrones de motilidad a nivel del esófago y a nivel del estómago. Las vías simpáticas también inervan estómago e intestinos. A nivel rectal se encuentran las vías pélvicas que son parasimpáticas y son las que controlan la defecación. Sistema nervioso entérico Como se mencionó anteriormente, el SNE es un sistema nervioso completo, por lo que se tienen señales que pueden llegar por neuronas sensoriales, existen vías aferentes, centros integradores, vías eferentes y efectores. Los efectores pueden ser el músculo liso o el epitelio. Vías aferentes: Utilizan la sustancia P como neurotransmisor. Vías eferentes: A nivel de músculo liso pueden liberar varios neurotransmisores, los más importantes son la acetilcolina y el óxido nítrico. ○ La acetilcolina genera la contracción del músculo liso. ○ El óxido nítrico genera la relajación del músculo liso. A nivel del epitelio se puede liberar acetilcolina y de péptido intestinal vasoactivo (VIP). ○ Ambos neurotransmisores generan el aumento de la actividad secretora, es decir, saca iones hacia el lumen del TGI y con estos iones también sale agua. Funciones del SNE: Guía los patrones de ritmicidad y de movimientos a través de los cambios en el músculo liso, por lo que modifica los reflejos intestinales en intestino delgado y colon. Int. Grueso ○ Nota: El SNE tiene más gobernanza en intestino delgado y colon, ya que el nervio vago es el responsable de los patrones de motilidad del esófago y estómago. Controla la secreción. ARRIBA VAGO Regula el flujo de sangre a nivel local. ABAJO SNE Regula el movimiento de fluido a través del epitelio. Interactúa con el sistema inmune. Colabora con el mantenimiento de la barrera epitelial. REFLEJO SECRETOMOTOR A nivel del plexo mientérico existen neuronas sensitivas, neuronas inhibitorias y excitatorias, e interneuronas que acoplan la función del músculo circular con el músculo longitudinal. Mientras que a nivel del plexo submucoso se encuentran las neuronas secretomotoras, que generan la contracción de la mucosa muscular y aumenta la secreción de electrolitos. Importante recordar que el plexo submucoso se encuentra a partir del intestino delgado. 5  Neuronas secretomotoras Las neuronas secretomotoras corresponden a un reflejo del SNE, ya que pueden por sí mismas desencadenar cambios en la secreción. Sin embargo, pueden ser moduladas por el sistema nervioso autónomo. En la figura 5 se observa una neurona secretomotora. Al activarse, libera acetilcolina (ACh) hacia el epitelio y péptido intestinal vasoactivo (VIP) hacia los vasos sanguíneos. El VIP genera vasodilatación y la ACh incrementa la secreción de iones en el epitelio y, como consecuencia, la secreción de agua hacia el lumen. Al combinar el movimiento de iones y la vasodilatación aumenta las secreciones, ya que aumenta la disponibilidad de fluidos. Entre más actividad haya de las neuronas secretomotoras, hay mayor riesgo de diarrea. Figura 5. Modulación del reflejo secretomotor. Las neuronas secretomotoras pueden ser estimuladas por mediadores de la inflamación, por lo que una inflamación a nivel del TGI provoca diarrea. Inflamación -> Inhibe SNS Inflamación -> sobre estimula SNP -> estimula + N. secretomotoras El SNA también tiene influencia sobre las neuronas secretomotoras. El sistema parasimpático puede estimular aún más la función de las neuronas, mientras que el sistema simpático inhibe su función. Al haber una inflamación, ésta puede sobreestimular al sistema parasimpático e inhibir al simpático, por lo que se estimula todavía más a las neuronas secretomotoras y se inhibe al único que las inhibe, de manera que las probabilidades de tener diarrea son mayores. Como ejemplo de esto, si una persona celíaca consume pan que contiene gluten, este gluten es absorbido y reconocido por el sistema inmune como el enemigo, por lo que tiende a atacarlo. Esto desencadena una respuesta inmune que lleva a una respuesta inflamatoria, lo que estimula las neuronas secretomotoras. Una persona celíaca tendrá diarrea cada vez que consuma gluten. SINCITIO SIP A nivel del TGI, en el plexo mientérico se encuentra la subunidad SIP, la cual es la encargada de la motilidad del TGI. Su nombre se debe a que se compone de tres tipos de células: la “S” se debe a smooth muscle o músculo liso, la “I” proviene de interstitial cells of Cajal o células intersticiales de Cajal y la “P” proviene de las células PDGFRα+. Dato: El nombre de las células PDGFRα+ corresponde al nombre de un anticuerpo que al unirse a estas células las iluminaba y las marcaba, por lo que resultaban positivas a este anticuerpo y se quedaron con este nombre. 6  Figura 6. Subunidad SIP. La subunidad SIP funciona como un sincitio multicelular, es decir, funcionan como una sola unidad. Las células intersticiales de Cajal (ICC) funcionan como un marcapasos lo que quiere decir que son capaces de generar su propio ritmo y con ello generar un ritmo en el resto de células de la unidad SIP. La subunidad SIP también tiene contacto con varicosidades del SNE que acoplan las aferencias del SNA a lo que ocurre en el TGI. La subunidad SIP genera ondas lentas, las cuales corresponden a actividades espontáneas de despolarización y repolarización que pueden durar de uno a varios segundos y son consecuencia de la actividad de las células intersticiales de Cajal. Estas despolarizaciones son generadas por cambios en la concentración de Ca2+. A pesar de que llegue Ca2+ a una célula muscular, no necesariamente va a generar una contracción. Además, las ondas lentas varían según el área del TGI. Por ejemplo, en estómago la secuencia de despolarización es más lenta que en intestino delgado y, en el colon, la morfología del potencial de acción varía. Los aumentos de Ca2+ pueden generar una contracción sostenida de baja amplitud, lo que se conoce como tono basal. Esto significa que el músculo liso del intestino no se encuentra completamente relajado, sino que mantiene un grado de contracción muy pequeño. Si la despolarización generada por los aumentos de Ca2+ alcanza un umbral de disparo de un potencial de acción, se pueden dar contracciones de mayor amplitud. ¿Cómo funcionan las células intersticiales de Cajal? La actividad de las ICC es similar a la del corazón: 1. Se da una liberación espontánea de Ca2+ (chispas de calcio) desde el retículo endoplasmático por medio del canal RyR. 2. Este Ca2+ estimula a los receptores de IP3 y estos liberan más calcio, lo que recibe el nombre de liberación de calcio inducida por calcio. 3. Entre más Ca2+ se libere, más receptores de IP3 se estimulan y se da una mayor salida de este. 4. Cuando la salida de Ca2+es lo suficientemente grande, se estimulan canales ANO1, que corresponden a canales de cloruro. Al abrirse, sale Cl- de la célula. a. Normalmente, al abrirse canales de Cl-, el Cl- ingresa a las células porque se encuentra más concentrado en el exterior. Sin embargo, en las ICC, este sale debido a que estas 7  células tienen NKCC (ingresan Na+, K+ y Cl- a la célula), por lo tanto, la concentración de Cl- dentro de las ICC es mayor que en una célula normal. Al abrirse los canales ANO1, la FEM del Cl- genera su salida. 5. La salida de Cl- provoca la disminución del potencial de membrana, lo que despolariza la célula. Esta despolarización activa canales de Ca2+ tipo T, por lo tanto, ingresa más Ca2+ a la célula, se abren más RYR e IP3, hay más despolarización, más salida de Cl- y con ello más apertura de canales de Ca2+. 6. Todo esto da como resultado la despolarización de toda la ICC y esta despolarización se desplaza a las células que se encuentran pegadas a ella. Entonces, si el Ca2+ aumenta y la ICC se encuentra unida a una célula muscular por una unión GAP, el Ca2+ se moviliza hasta la célula muscular. Si el Ca2+ es suficiente, eventualmente podría llevar a una contracción muscular. Figura 7. Modelo del aumento de Ca2+ El óxido nítrico disminuye la frecuencia de chispas de calcio, con ello disminuye las ondas de calcio y, por lo tanto, disminuye la motilidad. NO -> -Motilidad La acetilcolina incrementa la actividad de chispas de calcio, por lo que incrementa las ondas de calcio, incrementando la actividad contráctil del músculo y de toda la subunidad SIP. Recordar que: Cuando el Ca2+ aumenta en el músculo liso, se une a la calmodulina, formando el complejo calcio-calmodulina. Como la calmodulina tiene función kinasa, fosforila la cadena regulatoria de la miosina, dando como resultado el ciclo de puentes cruzados. En unos segmentos llega ACh y en otros NO, al mismo tiempo En el TGI se tiene la particularidad de que a la par de un segmento que se está contrayendo se puede tener un segmento completamente relajado. Esto se da porque las señales que llegan a un sector del TGI pueden ser diferentes a las que llegan en otro sector. Como se observa en la figura 8, de un lado se tiene una terminal nerviosa que libera acetilcolina (ACh) y, del otro lado, una que libera óxido nítrico (NO), la respuesta es diferente aunque ambos segmentos se encuentren a la par del otro. Figura 8 Las señales inhibitorias de la subunidad SIP se deben principalmente a la actividad de la PDGFRα+. Estas actúan como inhibidoras porque, al ser estimuladas, se abren canales de K+, sale K+ de la célula, se hiperpolariza, e hiperpolariza a toda la subunidad SIP. Al estar hiperpolarizada la subunidad SIP, es más difícil despolarizarla. Existen señales que pueden ser integradas en los tres tipos de células de la subunidad SIP al mismo tiempo, por ejemplo, una señal de hiperpolarización también puede estar acompañada por PDGFRa+ -> Abre canales de K+ - > sale K+ -> Hiperpo SIP (Inhibe) 8  una liberación de óxido nítrico. Como se libera óxido nítrico a nivel de las células intersticiales de Cajal, disminuye la frecuencia de chispas de calcio y, a nivel de la célula muscular, la relaja. A modo de repaso: La acetilcolina es el neurotransmisor que más activa al TGI porque aumenta las chispas de Ca2+. El óxido nítrico relaja la célula muscular, ya que disminuye las chispas de Ca2+. En el músculo liso del TGI se tienen receptores de acetilcolina M3, asociados a una vía Gq, lo que significa que la acetilcolina aumenta el Ca2+. En TGI se tiene un acople fármaco-mecánico, es decir, algunas moléculas farmacológicas pueden generar contracción. El músculo que al contraerse genera la disminución del lumen es el músculo circular. SEGMENTACIÓN En el TGI se pueden ver contracciones aisladas que pueden tener un patrón. Una contracción aislada es que, viendo al TGI como un tubo, sólo una parte de ese tubo se contrae. Al contraer cierta sección del tubo, el contenido que se encontraba allí se desplaza hacia los lados. Existen patrones donde se pueden combinar diferentes puntos de contracción, como lo es la segmentación. En la segmentación se tiene una alternancia entre puntos de contracción con puntos de relajación. Si se comprime una parte del tubo, el contenido se desplaza hacia los dos lados, como se observa en la figura 9. Como los dos lados se encuentran relajados, el contenido del área que se contrae puede desplazarse a ambos lados. El segmento que se contrae recibe el nombre de segmento propulsor, mientras que el que se relaja y recibe el contenido se llama segmento receptor. En el caso de la peristalsis, existe un único sitio de contracción y un único sitio de relajación, por lo que el contenido solamente tendrá un lugar adonde ir, que es el sitio que se encuentra relajado. Propulsor Recep Figura 9. Patrón de segmentación. Al recibir el contenido, la pared del segmento receptor se estira. Este estímulo mecánico genera un reflejo que genera contracción. Entonces, la respuesta del segmento receptor ante el estímulo mecánico es la contracción, empujando el contenido hacia el siguiente segmento. Los segmentos que antes se encontraban contraídos, se relajan. 9  El movimiento de un lado al otro generado por la segmentación permite la mezcla del alimento con las secreciones provenientes del hígado y páncreas, lo que mejora el proceso de digestión. Adicionalmente, al estarse moviendo de un lado a otro, permite que el contenido permanezca más tiempo en el intestino, aumentando la absorción. Por el contrario, la peristalsis únicamente moviliza en masa el contenido. La peristalsis tiene una dirección que es de oral a caudal. Por lo que siempre se tendrá contracción en el segmento oral (parte de arriba del tubo) y relajación en el segmento caudal (parte de abajo del tubo). Figura 10. Peristaltismo. La velocidad del movimiento puede ir entre 2-25 cm/s. La segmentación es el patrón de motilidad intestinal más común en el periodo posprandial (después de las comidas). ★ A cargo de Jose David Alvarado (8595-3228) ★ Transcrito por Nicole Mancía (8565-8974) 10  PREGUNTAS DE EXÁMENES ANTERIORES Final - 2020 1. (I) Un aumento en la actividad del sistema simpático puede disminuir la mortalidad gástrica PORQUE (II) El sistema simpático libera óxido nítrico, que es un neurotransmisor que produce relajación. a. I y II son verdaderos y el II explica el I. b. I y II son verdaderos y el II NO explica el I. c. I es verdadero y II es falso. d. I es falso y II es verdadero. e. I y II son falsos 2. En el intestino delgado, la probabilidad de que ocurra un patrón de segmentación en ayuno es ________ la probabilidad de que ocurra un patrón de segmentación en periodo postprandial. a. Mayor que b. Menor que c. Igual o semejante a Respuestas 1 2 C B 11