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Motilidad Gastrointestinal

Las funciones principales del tracto gastrointestinal son la digestión y la absorción, que requieren contracciones coordinadas de los músculos lisos presentes en el tracto gastrointestinal. Las ondas peristálticas, las contracciones de segmentación y el complejo motor migratorio son patrones de contracción importantes que ayudan a mezclar los contenidos, ponerlos en contacto con las paredes intestinales (donde son digeridos por las enzimas del borde en cepillo y absorbidos por los enterocitos) e impulsar material por el tracto en un tiempo y cantidades apropiados.

Última actualización: 1 May, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descripción General de la Motilidad Gastrointestinal

Definición

La motilidad gastrointestinal se refiere a la contracción del músculo liso dentro de las paredes del tracto gastrointestinal, que:

  • Mueve los alimentos a lo largo del tracto
  • Mezcla y tritura
  • Almacena alimentos (a través de esfínteres contraídos, manteniendo el material en su ubicación actual)

Tipos importantes de movimientos/contracciones

  1. Peristalsis
  2. Segmentación
  3. Contracción y relajación de esfínteres

Peristalsis

  • Contracciones coordinadas similares a ondas que mueven el material hacia adelante a través del tracto, finalmente hacia el recto
  • La acetilcolina contrae una pequeña área del tracto.
  • El óxido nítrico y el péptido intestinal vasoactivo provocan la relajación del área inmediatamente anterior al área de contracción.
  • Esta relajación empuja los alimentos desde zonas de alta presión (zona que se contrae) a zonas de baja presión (zona que se relaja).
Peristalsis

Coordinación del músculo liso en el peristaltismo:
La acetilcolina (ACh) provoca la constricción del músculo justo detrás del alimento, mientras que el óxido nítrico (NO) y el péptido intestinal vasoactivo (VIP) provocan la relajación delante de él. Esto crea un gradiente de presión, forzando la comida hacia abajo. Los nervios del sistema nervioso entérico (con información del sistema nervioso autónomo) coordinan la onda de constricción y relajación.

Imagen por Lecturio.

Segmentación

  • Contracciones musculares circunferenciales (i.e., apretando)
  • Fuerza algunos de los contenidos hacia adelante y otros hacia atrás.
  • Las contracciones de segmentación ocurren en múltiples ubicaciones cercanas a la vez.
  • Permite mezclar, batir y amasar alimentos
  • Ocurre en el estómago y los intestinos.
Contracciones de segmentación en el estómago.

Contracciones de segmentación en el estómago:
Obsérvese cómo la contracción subsiguiente logra la mezcla del contenido y un aumento suficiente de la presión para superar el esfínter pilórico relajado.

Imagen por Lecturio.

Contracción y relajación de esfínteres

  • Los esfínteres son bandas circulares de músculo liso que normalmente están contraídas basalmente → evitan que los alimentos pasen al siguiente segmento del tracto
  • La regulación de la relajación del esfínter permite el control del movimiento a través del tracto.
  • La contracción basal se mantiene por:
    • Encefalinas (neurotransmisores en el sistema nervioso entérico)
    • La capacidad del músculo liso para mantener el mecanismo de cerrojo:
      • Un estado en el que la miosina se desfosforila (ya no es un ciclo de puente cruzado), sin embargo, permanece unida a la actina = mantiene algo de tensión
      • Permite que el músculo mantenga el tono sin gastar mucha energía
  • La relajación es provocada por el péptido intestinal vasoactivo.

Revisión del Control del Sistema Nervioso sobre el Músculo Liso Gastrointestinal

La motilidad gastrointestinal se controla principalmente a través del sistema nervioso parasimpático y el sistema nervioso entérico.

Sistema nervioso parasimpático

  • Estimulación del sistema nervioso parasimpático:
    • ↑ Motilidad gastrointestinal
    • ↑ Secreciones gastrointestinales
    • ↑ Flujo sanguíneo
    • ↓ Constricción de los esfínteres gastrointestinales (permite que los alimentos se muevan a través del tracto)
  • Moléculas primarias de señalización neural:
    • Acetilcolina
    • Péptido intestinal vasoactivo

Sistema nervioso entérico

Una porción especializada del sistema nervioso autónomo localizada dentro de las paredes del tracto gastrointestinal.

Consiste en:

  • Plexo de Meissner (también llamado plexo submucoso):
    • Localizado en la submucosa
    • Controla la muscular de la mucosa (independientemente de la capa muscular de los intestinos)
  • Plexo de Auerbach (también llamado plexo mientérico)
    • Situado en la muscular, entre las capas circular y longitudinal
    • Incluye neuronas motoras y sensoriales
    • Proporciona aferencias motoras al músculo liso → genera contracciones
    • Recibe información sensorial de quimiorreceptores y mecanorreceptores y coordina las respuestas apropiadas (a menudo como un reflejo)
  • Células intersticiales de Cajal:
    • Células de marcapasos especializadas ubicadas en la capa muscular
    • Generan la actividad eléctrica de onda lenta responsable de desencadenar los potenciales de acción que producen la motilidad gastrointestinal basal
Capas y pliegues en las paredes intestinales

Estructura de las paredes intestinales:
El plexo de Meissner se encuentra dentro de la submucosa, y el plexo de Auerbach (también conocido como plexo mientérico) se encuentra entre las capas musculares circular y longitudinal.

Imagen por Lecturio.

Función: control local de la función gastrointestinal

  • Controla el peristaltismo y la segmentación
  • Estimula la secreción de hormonas reguladoras y neurotransmisores (ver secciones a continuación)

Control y regulación de la motilidad

  • Las células intersticiales de Cajal controlan la tasa de contracción del músculo liso a través de ondas lentas (eléctricas):
    • Se refiere al potencial de membrana que cambia lentamente en las células de marcapasos (e.g., células intersticiales de Cajal)
    • Las células de marcapasos no tienen un potencial de membrana en reposo estable.
    • En su lugar, los canales iónicos específicos permiten un flujo lento de iones (i.e., corriente) a través de la membrana → acerca lentamente el potencial de la membrana al umbral de despolarización
    • Si se alcanza el umbral, se produce un potencial de acción → las células musculares se contraen
    • Estas contracciones se conocen como contracciones de onda lenta.
  • Frecuencias de las contracciones:
    • Estómago: 3–5 contracciones por minuto
    • Intestino delgado: 12–20 contracciones por minuto
    • Intestino grueso: 6–8 contracciones por minuto
  • La frecuencia de las contracciones no cambia significativamente con la regulación, pero sí la fuerza de la contracción.
  • Las contracciones del músculo liso se gradúan:
    • ↑ Liberación de Ca2+ desde el retículo sarcoplásmico en respuesta a un potencial de acción → contracción más fuerte
    • La cantidad de Ca2+ liberada por el retículo sarcoplásmico puede ser regulada por el sistema nervioso autónomo y las hormonas
  • El sistema nervioso entérico recibe información de:
    • Nervio vago (parasimpático, estimulador → ↑ motilidad)
    • Ganglios prevertebrales (simpático, inhibidor → ↓ motilidad)
Ondas eléctricas lentas

Representación esquemática de ondas eléctricas lentas y cómo afectan el tono del músculo liso:
Si el pico de la onda alcanza el umbral requerido para un potencial de acción (visto como un pico vertical en el potencial de membrana), se produce la contracción muscular. Cuando los potenciales de acción son sucesivos en el músculo liso (panel Estimulado), las contracciones son más fuertes. Si no se alcanza el umbral (panel Inhibido), no se producen contracciones.

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Deglución y Motilidad Esofágica

Deglución

La deglución es un proceso complejo que involucra > de 22 músculos de la boca, faringe y esófago, que mueve los alimentos en la boca a través del esfínter esofágico superior y hacia el esófago.

  • La lengua moldea y lubrica el bolo.
  • El inicio de la deglución es un proceso voluntario → la lengua mueve voluntariamente el bolo hacia la parte posterior de la boca → inicia un proceso reflejo involuntario
  • Se activan los mecanorreceptores en la orofaringe.
  • Los aferentes viajan a través del nervio glosofaríngeo (IX) a los centros de deglución en el bulbo raquídeo y el puente.
  • Los eferentes motores viajan a través de los nervios vagos (X) → estimulan los músculos faríngeos:
    • La base de la lengua se comprime contra el paladar duro → cierra la orofaringe del resto de la boca
    • El paladar blando se mueve hacia arriba → cierra la nasofaringe
    • Los músculos laríngeos se mueven hacia adelante y hacia arriba → cierran las vías respiratorias
  • Los músculos del esfínter esofágico superior primero se relajan y luego se contraen → empujan los alimentos hacia el esófago y luego se cierran para evitar el reflujo inmediato
  • El estiramiento en el esófago desencadena ondas peristálticas esofágicas
Tragar

Deglución:
Primero, la lengua comprime la comida contra el paladar duro (nótese que la glotis está abierta). Luego, la lengua fuerza el bolo hacia la parte posterior de la boca; el paladar blando cierra la nasofaringe. Finalmente, a medida que el alimento es empujado hacia abajo, la epiglotis es empujada hacia adelante, cerrando la glotis (vía aérea), y el esfínter esofágico superior se relaja, permitiendo que el alimento ingrese al esófago. Las ondas peristálticas mueven la comida hacia el estómago.

Imagen por Lecturio.

Motilidad esofágica normal

  • El 1er ⅓ del esófago tiene una capa de músculo estriado.
  • Los ⅔ restantes tienen una capa de músculo liso.
  • Peristaltismo primario:
    • 1ra onda de peristaltismo esofágico que comienza cuando la comida ingresa al esófago
    • Coordinado por el sistema nervioso parasimpático y el sistema nervioso entérico
  • Peristaltismo secundario: una 2da onda de peristaltismo responsable de:
    • Limpiar el esófago de los restos del producto alimenticio
    • Eliminación del contenido ácido que puede haber refluido
  • Relajación del esfínter esofágico inferior y la parte superior del estómago que permite que el estómago acepte alimentos (mediado por el péptido intestinal vasoactivo)
Inervación del esófago

Inervación del esófago:
Observe cómo el centro de la deglución integra la actividad de los músculos estriados y lisos.

Imagen por Lecturio.

Vómito

  • Inducido por:
    • Estiramiento excesivo del estómago
    • Estímulos psicológicos
    • Irritantes químicos (e.g., toxinas bacterianas, alcohol)
  • Controlado por el centro emético en la médula, que estimula:
    • Relajación del esfínter esofágico inferior
    • Contracción del diafragma y los músculos abdominales
  • Estos músculos comprimen el estómago → empujan la comida hacia el esófago

Motilidad Gástrica

  • Regiones del estómago y sus funciones:
    • Esfínter esofágico inferior: controla el movimiento entre el estómago y el esófago
    • Cardias: se relaja para permitir la entrada de alimentos en el estómago
    • Fondo y cuerpo:
      • Actúan como reservorio
      • Contienen células intersticiales de Cajal: células marcapasos que desencadenan contracciones regulares en el estómago
    • Antro: mezcla y trituración
    • Píloro: controla la liberación en el duodeno
  • Respuesta de recepción–relajación:
    • Una propiedad de las células del músculo liso gastrointestinal
    • El estómago resiste brevemente el estiramiento → reflejo de recepción–relajación y luego lo desencadena para relajarse
  • Segmentación: movimiento de ida y vuelta de los contenidos, provocando que se mezclen
  • Movimiento peristáltico:
    • Activado por las células intersticiales de Cajal de 3–5 veces por minuto (aproximadamente cada 15 segundos)
    • Causa una onda de presión que comienza en el fundo → píloro
    • La presión aumenta lo suficiente como para superar la válvula pilórica y mover una pequeña cantidad (aproximadamente 3 mL) de quimo hacia el duodeno con cada onda
  • Vaciado gástrico:
    • El contenido sale del estómago después de diferentes períodos de tiempo (en orden de más rápido a más lento):
      • Carbohidratos > proteínas > lípidos
      • Líquidos > sólidos
      • Contenidos de alta osmolalidad (i.e., ↑ contenido de Na+) > contenido de baja osmolalidad
    • Tiempo típico de vaciado gástrico:
      • 4 horas para una comida típica
      • Hasta 6 horas para comidas saladas y ricas en grasas
Regiones del estómago y sus funciones.

Regiones del estómago y sus funciones:
En el cuerpo del estómago, las células intersticiales de Cajal son las células marcapasos que desencadenan movimientos peristálticos regulares.

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Motilidad Intestinal y Defecación

Segmentación

Mezcla el quimo:

  • Con bilis y jugos intestinales y pancreáticos
  • Para asegurar un contacto adecuado con la pared intestinal y sus proteínas unidas a la membrana:
    • Enzimas digestivas del borde en cepillo
    • Proteínas de transporte de absorción

Complejo motor migratorio

  • Describe un patrón de estimulación eléctrica interna a través de los intestinos que desencadena grandes ondas peristálticas
  • Estas ondas impulsan el material residual por el tracto:
    • La 1ra onda comienza en el estómago o el duodeno → viaja aproximadamente de 10–70 cm antes de desaparecer
    • La 2da onda comienza un poco más abajo en el tramo desde donde comenzó la 1ra.
    • La 3ra onda comienza incluso más abajo que la 2da, y así sucesivamente.
  • “Ordeña” el contenido remanente hacia el colon
  • Tarda unas 2 horas en recorrer todo el tracto intestinal
  • Ocurre durante el ayuno (conocida como la fase interdigestiva)
  • Puede ocurrir un 2do complejo motor migratorio:
    • Mueve bacterias del intestino delgado → intestino grueso
    • La disfunción del complejo motor migratorio puede conducir a un crecimiento excesivo de bacterias en el intestino delgado
  • Fases del complejo motor migratorio:
    • Fase 1: quiescencia
    • Fase 2: aumento del número de contracciones intermitentes no propulsoras
    • Fase 3: 5–10 minutos de contracciones fuertes que se propagan
    • Fase 4: disminución de la actividad antes del reposo de la fase 1
  • Motilina: hormona pensada para iniciar un complejo motor migratorio
Ondas del complejo motor migratorio

Un gráfico que muestra las ondas del complejo motor migratorio durante el ayuno:
La línea punteada roja muestra las ondas de fase 3.

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Defecación

El recto contiene receptores de estiramiento que estimulan el reflejo defecatorio cuando el recto comienza a llenarse de heces.

  • Receptores de estiramiento activados en el recto →
  • Las fibras nerviosas sensoriales llevan la señal a la médula espinal sacra →
  • Sinapsis con fibras motoras parasimpáticas →
  • Envía señales de ondas peristálticas al plexo nervioso mientérico en las capas musculares de:
    • Colon descendente
    • Colon sigmoide
    • Recto
    • Esfínter anal interno
  • Las contracciones peristálticas en el colon y el recto mueven las heces hacia abajo.
  • El esfínter anal interno se relaja.
  • La defecación ocurre solo si el esfínter anal externo se relaja voluntariamente al mismo tiempo a través de impulsos motores de la corteza cerebral.
  • Si se suprime conscientemente la defecación, las contracciones peristálticas cesan en pocos minutos.
El reflejo de la defecación

El reflejo de la defecación:
1. Las heces estiran el recto y estimulan los receptores de estiramiento, transmitiendo la señal a la médula espinal.
2. Un reflejo espinal envía señales motoras parasimpáticas al plexo nervioso mientérico, lo que provoca la contracción de los músculos lisos dentro del recto y empuja las heces hacia abajo.
3. El mismo reflejo espinal también envía señales motoras parasimpáticas para relajar el esfínter anal interno.
4. Los impulsos voluntarios del cerebro evitan la defecación al mantener contraído el esfínter anal externo. La defecación ocurrirá si las señales voluntarias permiten que el esfínter anal externo se relaje.

Imagen por Lecturio.

Relevancia Clínica

  • Acalasia: trastorno primario de la motilidad esofágica que se desarrolla a partir de la degeneración del plexo mientérico. Esta degeneración da como resultado una relajación alterada del esfínter esofágico inferior y ausencia de peristalsis esofágica normal. La presentación es típicamente con disfagia a sólidos y líquidos junto con regurgitación.
  • Gastroparesia: vaciado gástrico alterado o retrasado sin evidencia de obstrucción. La gastroparesia puede ser idiopática o debida a causas sistémicas, como diabetes mellitus o esclerodermia.
  • Síndrome del intestino irritable: grupo de enfermedades que consisten en varios síntomas gastrointestinales (e.g., distensión abdominal, diarrea, dolor abdominal) sin una causa orgánica identificable. Algunas personas tienen anomalías de la motilidad gastrointestinal.
  • Estreñimiento: síntoma que generalmente se define como la frecuencia de las deposiciones de < 3 veces por semana. Las personas estreñidas a menudo expulsan heces duras con esfuerzo.
  • Enfermedad de Hirschsprung: también llamada megacolon congénito. La enfermedad de Hirschsprung es una afección que se produce como consecuencia de la falta de células ganglionares y células intersticiales de Cajal en el último segmento del intestino grueso, produciendo contracción permanente del esfínter anal interno y dilatación del segmento que le precede.
  • Incontinencia fecal: liberación involuntaria de materia fecal debido a la incapacidad del complejo del esfínter anal para mantener el tono adecuado.

Referencias

  1. Boland, M. (2016). Human digestion—a processing perspective. J Sci Food Agric 96:2275–2283. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26711173/
  2. Cheng, L.K., et al. (2010). Gastrointestinal system. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med 2:65–79. https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/wsbm.19
  3. Konturek, P.C., Brzozowski, T., Konturek, S.J. (2011). Stress and the gut: pathophysiology, clinical consequences, diagnostic approach and treatment options. J Physiol Pharmacol 62:591–599. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22314561/
  4. Kusano, M., et al. (2014). Gastrointestinal motility and functional gastrointestinal diseases. Curr Pharm Des 20:2775–2282. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23886379/
  5. Sanders, K.M., Koh, S.D., Ro, S., Ward, S.M. (2012). Regulation of gastrointestinal motility—insights from smooth muscle biology. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 9:633–645. https://www.nature.com/articles/nrgastro.2012.168

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