El aparato digestivo es un grupo de óranos encargados de la transformación de los alimentos en formas utilizables por el organismo, este proceso es llamado digestión.
La principal función del aparato digestivo es introducir nutrientes y agua al sistema vascular, para esto posee atribuciones motrices, secretoras, absorbedores y excretoras, que serán detalladas a continuación.
Además de la digestión, el aparato gastrointestinal posee una importante función inmune y de control, convirtiéndose en una barrera semipermeable entre los alimentos y el torrente sanguíneo.
Anatomía de sistema gastrointestinal
El sistema gastrointestinal está compuesto por el tracto gastrointestinal y los óranos accesorios.
El tracto gastrointestinal está dividido en dos porciones una superior y la otra inferior. La superior se compone de la boca, con todas sus estructuras, como lengua, dientes, muelas, paladar y glándulas salivales, además del esófago y el estómago. El tracto gastrointestinal inferior Está dividido en el intestino delgado y grueso. El intestino delgado está separado en tres partes, duodeno, yeyuno e íleon y el intestino grueso se divide en colon ascendente, colon transverso, colon descendente, recto y ano.
Los órganos accesorios de la digestión son el hígado, la vesícula biliar y el páncreas.
Organización general del sistema gastrointestinal
El tracto digestivo no solo se encuentra organizado en el plano sagital, sino que también lo está en un corte transversal, ya que posee una serie de capas celulares estratificadas en todo su largo.
La capa celular más interna es la mucosa, está constituida por tres tipos de tejido. La primera y más interna es el epitelio, que es una capa unicelular que pavimenta el lumen del tracto digestivo y de todas las glándulas adosadas a él, participa en la protección del tracto, en la absorción de nutrientes y en la secreción de sustancias al tubo digestivo. El epitelio es distinto según el órgano que recubre, por ejemplo, en el esófago es totalmente impermeable y escamoso, no participa de la absorción, sin embargo protege de las impurezas del bolo alimenticio o cuerpo extraño que pase a través de él. Seguida del epitelio se encuentra la lámina propia, formada por colágeno y elastina, entrega soporte a vasos linfáticos, capilares y fibras nerviosas. La tercera capa es la muscular de la mucosa que posee músculo liso intestinal longitudinal, que participa en la secreción glandular.
Fuera de la mucosa el tubo está conformado por la submucosa, que es una capa formada por colágeno y elastina, presenta soporte a glándulas, vasos sanguíneos, linfáticos y troncos nerviosos, que anastomosados conforman el plexo submucoso de Meissner, que forma parte del sistema nervioso entérico.
Las dos capas más superficiales son la muscular y la serosa. La capa muscular posee dos tipos de fibras, una externa circular y otra interna longitudinal, ambas participan de los movimientos peristálticos del tracto gastrointestinal y están reguladas por el plexo mientérico de Auerbach que coexiste en la capa muscular. Finalmente la capa serosa, formada por células escamosas protectoras, entrega soporte adosando las estructuras del tubo digestivo al mesenterio y al peritoneo.
Irrigación del aparato digestivo
La irrigación de aparato digestivo se compone de tres sistemas arteriales, el tronco celíaco, el mesentérico superior y el mesentérico inferior, todos nacientes desde la arteria aorta abdominal.
Inmediatamente culminada la travesía diafragmática de la aorta nace el tronco celíaco desde la cara anterior de la aorta abdominal, posee tres ramas terminales; la arteria esplénica, la gástrica izquierda y la hepática común. La arteria hepática común posee dos ramas que irrigan el estómago, estas son la arteria gástrica derecha y la gastroduodenal, para terminar ascendiendo como arteria hepática propia, que irriga el hígado y la vesícula biliar a través de la arteria hepática izquierda y derecha. La arteria gástrica izquierda irriga al estómago y al esófago, mientras que la arteria esplénica irriga al páncreas y al bazo.
Continuando inferiormente en el recorrido de la arteria aorta abdominal surge la arteria mesentérica superior que participa de la irrigación de la cara inferior del páncreas, del duodeno, a través del arco pancreático duodenales y del riego sanguíneo de yeyuno e íleon, por medio de las arterias yeyunal e ileocólica.
La última arteria que irriga el tracto gastrointestinal es la mesentérica inferior, que constituye la tercera salida de la aorta abdominal destinada a la irrigación de la parte izquierda del intestino grueso y el peritoneo. La parte izquierda del intestino grueso es irrigada por ramas cólicas de la arteria mesentérica superior.
El retorno venoso del sistema gastrointestinal es distinto al del resto del organismo, ya que no drena directamente a la vena cava inferior, utiliza el sistema de la vena porta que transporta toda la sangre proveniente del sistema gastrointestinal y el bazo hacia el hígado para ser metabolizada y posteriormente transportada a la vena cava inferior y los desechos del metabolismo potencialmente dañinos devueltos al duodeno a través del conducto biliar en forma de bilis. El sistema porta es alimentado por las venas mesentérica superior y espleno-mesentérica.
Tracto digestivo: El camino de la comida
El camino de la comida comienza con los procesos neurales que generan el deseo de consumir alimentos.
Fase cefálica y oral
Los principales centros de hambre y saciedad se encuentran en el hipotálamo, lugar de inicio de la fase cefálica del camino de la digestión. más específicamente en lo núcleos laterales, que al ser estimulados producen la sensación de hambre.
La fase oral comienza cuando ingresa alimento en la boca, donde es triturada y mezclada con la saliva para formar un bolo alimenticio. La saliva participa de la degradación de lípidos y constituye la primera barrera antibacteriana.
Al comenzar la fase oral se produce una serie de cambios en el resto de tracto digestivo que lo prepara para recibir el bolo alimenticio, por ejemplo, aumenta la secreción gastrointestinal y la motilidad esofágica.
Fase esofágica
La principal función de la fase esofágica es el transporte del bolo alimenticio desde la boca hasta el estómago. El bolo alimenticio pasa por el esfínter esofágico superior, que se cierra tras su paso para proteger la vía aérea evitando la aspiración de contenido alimenticio o gástrico. Una vez en el esófago comienzan los movimientos peristálticos, mediados por su capa muscular. El esfínter esofágico inferior permite el transito unidireccional del bolo alimenticio al estómago.
Fase gástrica
Cuando el bolo alimenticio traspasa el cardias y se mezcla con los jugos gástricos pasa a llamarse quilo, esto ocurre durante la fase gástrica.
El estómago cumple un rol fundamental en la digestión, sus funciones son muy variadas, la principal función es la de almacenamiento y dosificación del paso del quilo al duodeno, para eso debe disolver el bolo alimenticio a través de la liberación de protones, bicarbonato, pepsinógeno y lipasas. Además actúa como una segunda barrera bactericida y trituradora.
Fase del intestino delado
Cuando el quilo pasa por el píloro al duodeno comienza la fase más importante de la digestión, la intestinal. Su principal rol es la absorción.
Para llevar a cabo la absorción, el duodeno recibe soluciones pancreáticas y biliares, regulado por la actividad endocrina, paracrina y neurológica del tracto gastrointestinal. Cuando el quilo se mezcla con estas soluciones pasa a llamarse quimo.
En esta etapa ocurre la asimilación de hidratos de carbono, proteínas y lípidos, además de la secreción y absorción de agua y electrolitos.
Durante la fase del intestino delado ocurren una serie de eventos paralelos detallados a continuación.
- Aumento de la secreción pancreática, con esto se logra la digestión química y enzimática del quilo y la regulación del pH que debe mantenerse cercano a 7.0.
- Contracción de la vesícula biliar y apertura del esfínter de Oddi
- La actividad intestinal regula el vaciamiento gástrico
- Inhibición de la secreción gástrica
- Aumento de la motilidad gástrica
Fase colónica del intestino grueso
El intestino grueso es el segundo almacenador de sistema gastrointestinal tras el estómago. Participa activamente en la absorción de agua.
El intestino grueso cuenta con una rica flora bacteriana simbiótica, que protege el colon y permite procesar sustancias que el tracto gastrointestinal no logra metabolizar. Otro rol del intestino grueso es detoxificar sustancias exógenas potencialmente dañinas, como algunos fármacos.
Además el intestino grueso constituye el último tramo del recorrido del bolo alimenticio, por lo que es especializado en la función excretora.
Mecanismos reguladores
Cuando se inicia el proceso de alimentación existen muchas respuestas coordinadas en el tubo digestivo para llevar a cabo la digestión, estas respuestas son mediadas de forma endocrina, paracrina, neural extrínseca y neural intrínseca.
Respuesta endocrina
El sistema endocrino reacciona a la presencia de alimentos en el tracto digestivo secretando sustancias que actúan lejos de él. Los principales óranos diana son el páncreas, hígado y el sistema nervioso, los que no participan directamente de la digestión, pero regulan los procesos digestivos a través de hormonas, como la gastrina y la secretina. Ambas liberadas desde la pared del estómago, actúan en el sistema nervioso parasimpático y favorece la acción paracrina de liberación de ácido gástrico.
Respuesta paracrina
La respuestas paracrina es de acción cercana por medio de un mensajero químico, que se mueven a células cercanas por medio del espacio intersticial. Las tres sustancias paracrinas más comunes del tracto gastrointestinal son la histamina, la serotonina y la colecistoquinina.
La histamina se encuentra almacenada en las glándulas gástricas y al ser liberada estimula la producción ácida gástrica.
La serotonina es almacenada y liberada por tres células distintas, mastocitos de la mucosa, neuronas entéricas y células enterocromafines. Su función es regular la actividad del músculo liso y la absorción de agua a través de la pared intestinal.
Algunas sustancias son paracrinas y endocrinas, como la colecistoquinina, que es liberada por las células duodenales, participa de la degradación de proteínas y lípidos y en el metabolismo pancreático como acción endocrina.
La regulación neural posee dos orígenes, intrínseco y extrínseco. Ambas dependen del sistema nervioso autónomo, sin embargo, sus ramas simpáticas y parasimpática participan de la regulación extrínseca. La entérica regula intrínsecamente la las funciones del tracto gastrointestinal.
Regulación neural Extrínseca
La regulación extrínseca depende del sistema nervioso autónomo simpático y parasimpático. El sistema parasimpático es normalmente estimulante del sistema digestivo y logra su inervación hasta la parte proximal del colon, incluidos los órganos accesorios, a través del nervio vago. Los nervios pélvicos inervan la porción más distal.
La inervación autonómica sigue principios similares en todo el organismo, el tracto digestivo no es la excepción. El sistema parasimpático posee neuronas preganglionares pequeñas y postganglionares largas, los cuerpos ganglionares se encuentran en el rafe y la porción sacra de la médula espinal. Las sinapsis post ganglionares se realizan en núcleos de los plexos submucosos y mientéricos. La sinapsis pre ganglionar es colinérgica y utiliza receptores nicotínicos y la post ganglionar usa receptores muscarínicos.
La inervación simpática nace desde la médula espinal, la neurona preganglionar es larga y termina en los ganglios prevertebrales que acompañan las principales arterias que irrigan el tracto gastrointestinal y toman sus nombres, es decir el ganglio celíaco, mesentérico superior y mesentérico inferior. La neurona post ganglionar es corta, sigue el recorrido arterial y termina en el órgano efector.
Los nervios del sistema parasimpático son aferentes y eferentes, en su porción aferente llevan información desde el tracto gastrointestinal al núcleo solitario de la médula espinal. La porción eferente termina en los órganos efectores.
El sistema nervioso simpático, a diferencia del parasimpático, inhibe la actividad muscular del tubo digestivo, pero exacerba la actividad de los esfínteres y de la musculatura lisa arterial, todo esto con el fin de detener el transito gastrointestinal y priorizar la irrigación de músculos vinculados a los mecanismos de huida.
Regulación neural intrínseca
La regulación neural intrínseca es independiente del sistema nervioso simpático y parasimpático, de hecho, al cortar esta inervación la actividad gastrointestinal permanece relativamente intacta, por eso al sistema entérico se le llama en ocasiones el “cerebro gastrointestinal”, incluso se estima que posee la misma cantidad de neuronas que la médula espinal.
Dos plexos nerviosos forman el cerebro gastrointestinal, estos son; el plexo submucoso de Meissner, ubicado en la capa submucosa del tracto digestivo y el plexo mientérico de Auerbach ubicado en la capa muscular, específicamente entre las capas circulares y longitudinales.
El funcionamiento del sistema nervioso entérico es muy similar al del sistema simpático y parasimpático. Posee neuronas aferentes, eferentes y motoneuronas, debido a esto está dotado de actividad autónoma, ya que es capaz de mediar su actuar a través de reflejos. Esto lo torna independiente del resto del sistema nervioso autónomo. Sin embargo, las conexiones entre ambos sistemas hacen que los estímulos centrales pueden modular la actividad entérica gastrointestinal, lo que es llamado eje cerebro-intestino.
Órganos accesorios
El aparato digestivo posee tres órganos accesorios; el hígado, páncreas y la vesícula biliar.
Hígado
El hígado es el órgano más voluminoso del cuerpo humano, constituye una glándula anexa al aparato digestivo. Está posicionado en la concavidad derecha del diafragma sobre el duodeno. Posee un lóbulo izquierdo y otro derecho separados por el ligamento falciforme. En la cara inferior se observa el ligamento coronario que delimita por anterior a la porción desnuda del hígado, que se llama así porque queda fuera del peritoneo, en el espacio retroperitoneal.
Función metabólica
Como se ha mencionado a lo largo de este capítulo el hígado posee múltiples funciones. Su participación en actividades metabólicas es fundamental. En este sentido posee un importante rol en el metabolismo de los carbohidratos; los almacena en forma de glucógeno, actúa liberándolos según necesidad al torrente sanguíneo y participa de la gluconeogénesis.
Además de participar en metabolismo de los carbohidratos, en el metabolismo de los lípidos el hígado es importante, ya que produce las enzimas para la oxidación de los ácidos grasos, sintetiza y regula colesterol, lipoproteínas y fosfolípidos vitales para la formación de membranas celulares. El colesterol es metabolizado en el hígado y trasportado al duodeno en forma de ácidos biliares.
En el hígado se sintetizan todos los aminoácidos no esenciales y las proteínas del plasma, incluida la albúmina. También posee la importante misión de desarrollar los factores de coagulación, por lo que el hígado es fundamental en este proceso.
Otro rol metabólico importante del hígado es el la conversión de amoníaco en urea, para ser eliminada por la orina.
Función detoxificadora
La irrigación hepática es especial, ya que el aporte venoso es muy alto en comparación al resto de los sistemas. En el caso del hígado todas las venas gastrointestinales transportan sangre a la vena porta hepática. Una vez en el hígado la sangre es filtrada física y bioquímicamente para convertir sustancias potencialmente tóxicas en excretables. La sangre resultante de este proceso es entregada a la circulación general a través de la vena cava inferior, que está anatómicamente muy cercana al hígado. Dentro de los compuestos filtrados en el hígado se encuentra un alto número de fármacos.
Función excretora
La bilis, producida en el hígado y almacenada en la vesícula biliar, es vertida al duodeno a través del conducto biliar terminado en el esfínter de Oddi, retorna al hígado a través del sistema de la vena porta hepática. Este circuito, llamado circulación entero-hepática permite que el hígado participe de la digestión y la excreción por medio de los jugos biliares.
Tras metabolizar sustancias tóxicas ingresadas desde la bilis, el hígado las devuelve al duodeno de forma no absorbible por el resto del tracto digestivo, para luego ser excretadas por medio de las heces.
Un desecho altamente tóxico y capaz de atravesar la barrera hematoencefálica es la bilirrubina. Proviene del metabolismo de la hemoglobina, es la responsable de la ictericia en los pacientes con daño hepático y del color de la heces en personas sanas.
Otro desecho altamente tóxico metabolizado a urea en el hígado, es el amoníaco. Tras este proceso es transportado al riñón y eliminado por la orina.
Vesícula biliar
Es un reservorio fibromuscular que se encuentra entre la cara visceral del hígado y el duodeno, posee forma de pera y mide entre 3 y 4 centímetros. Se comunica con la vía biliar principal (conducto hepático común) a través del conducto cístico y está irrigada por las arterias del mismo nombre provenientes de la arteria hepática derecha.
Páncreas
El páncreas es una glándula mixta, sus acción paracrina se lleva a cabo por los jugos pancreáticos (secreción externa) que son vertidos al duodeno por los conductos pancreáticos. La secreción interna conformada por la insulina, glucagón, somatostatina y polipéptido pancreático, se vierte directamente en la sangre.
Se encuentra situado prevertebral, retroperitoneal y adosado a la pared posterior del abdomen, está relacionado inferiormente con el duodeno y anteriormente con el mesocolon transverso, el su extremo lateral se encuentra el bazo.
Posee dos tipos de tejidos diferentes, las glándulas de secreción externa, que desembocan en la vía biliar común a través del conducto pancreático o en el duodeno a través del conducto accesorio de Santorini. Otro tipo de tejido, está compuesto por las glándulas de secreción interna (islotes de Langerhans) altamente vascularizados y que transportan la secreción interna al torrente sanguíneo.
El páncreas se encuentra irrigado por la rama esplénica del troco celíaco y por la rama pancreática-duodenal de la arteria mesentérica superior.
Las secreciones pancreáticas participan activamente en la digestión de los macronutrientes en el duodeno. Las secreciones internas poseen un rol en el sistema metabólico como se verá en capítulos posteriores.
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