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Señalización Neural y Hormonal Gastrointestinal

La función del sistema gastrointestinal está altamente regulada a través de señales neurales y hormonales. Gran parte de esta regulación proviene del sistema nervioso autónomo (SNA). La estimulación parasimpática es excitatoria y desencadena secreciones digestivas, un aumento del flujo sanguíneo gastrointestinal y el movimiento de material a través del tracto, mientras que la estimulación simpática es inhibitoria y tiene los efectos opuestos. El tracto gastrointestinal también tiene su propio sistema nervioso entérico, que controla numerosos reflejos gastrointestinales locales. Por ejemplo, los quimiorreceptores pueden detectar la presencia de un nutriente particular y desencadenar la liberación de una enzima digestiva particular, que está coordinada completamente por el sistema nervioso entérico (sin aferencias del cerebro). Además, existen numerosas hormonas y moléculas de señalización paracrina liberadas por los órganos gastrointestinales que afectan de manera similar la función gastrointestinal.

Última actualización: Jun 29, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descripción General de la Fisiología del Tracto Gastrointestinal

Funciones del tracto gastrointestinal

El sistema gastrointestinal está trabajando constantemente para satisfacer las demandas de energía humana. Para lograr este fin, el sistema gastrointestinal tiene varias funciones principales:

  • Digestión de nutrientes complejos:
    • Mecánica
    • Química
  • Absorción de nutrientes y agua (su función crítica)
  • Secreción de:
    • Enzimas digestivas
    • Líquido lubricante
    • Moléculas de señalización
  • Motilidad y almacenamiento: mueve el material a través del tracto en los momentos apropiados
  • Excreción de desechos

Estructuras anatómicas y sus funciones asociadas

  • Faringe:
    • Boca y dientes: digestión mecánica
    • Glándulas salivales: digestión química, lubricación
  • Esófago: motilidad/transporte al estómago
  • Estómago:
    • Mezcla los alimentos (digestión mecánica)
    • Secreta ácido y enzimas para ayudar en la digestión química y esterilización
    • Actúa como reservorio (depósito); libera quimo en el intestino delgado a un ritmo controlado
  • Intestino delgado (duodeno, yeyuno e íleon):
    • Recibe el contenido del estómago y neutraliza la acidez
    • Recibe secreciones del hígado, vesícula biliar y páncreas para ayudar en la digestión química
    • Absorción de nutrientes
    • Motilidad
  • Intestino grueso (ciego, colon):
    • Absorción de agua
    • Motilidad
  • Recto y canal anal: excreción
  • Estructuras asociadas:
    • Hígado: metabolismo, sintetiza la bilis (“detergente” utilizado para digerir las grasas)
    • Vesícula biliar y sistema de conductos biliares: almacena y secreta bilis
    • Páncreas: secreta enzimas digestivas
El tracto gastrointestinal como tubo de ingeniería

Como una forma de entender el sistema gastrointestinal, el tracto gastrointestinal se puede visualizar como un “tubo de ingeniería”, como se muestra aquí, con diferentes segmentos que tienen funciones especializadas.

Imagen por Lecturio.

Control Autónomo del Tracto Gastrointestinal

El control autonómico del tracto gastrointestinal depende de los sistemas nerviosos entérico, parasimpático y simpático.

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 (independiente de la capa muscular de los intestinos)
    • Plexo de Auerbach (también llamado plexo mientérico):
      • Localizado en la muscular, entre las capas circular y longitudinal
      • Incluye neuronas motoras y sensoriales
      • Proporciona aferencias motoras al músculo liso → genera contracciones
      • Recibe aferencias sensoriales 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 onda lenta de contracción del músculo liso responsable de la motilidad gastrointestinal de referencia
  • Función: control local de la función gastrointestinal
    • Controla el peristaltismo: contracciones coordinadas similares a ondas que mueven el material a través del tracto, finalmente hacia el recto
    • Segmentación: la contracción muscular circular permite mezclar el material alimenticio para ayudar en la absorción
    • Estimula la secreción de hormonas reguladoras y neurotransmisores (ver secciones a continuación)
  • El sistema nervioso entérico no actúa rutinariamente por sí solo; recibe aferencias de:
    • Nervio vago (parasimpático, estimulador)
    • Ganglios prevertebrales (simpático, inhibitorios)
  • Mecanismos de control:
    • Las fibras parasimpáticas o simpáticas hacen sinapsis con las neuronas motoras mientéricas → ajustan su actividad
    • Las neuronas motoras mientéricas hacen sinapsis con las células intersticiales de Cajal → Las células intersticiales de Cajal ajustan la velocidad de las ondas de disparo/contracción
    • Las células del músculo liso comunican la señal a través de uniones comunicantes
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.

Sistema nervioso parasimpático

  • Activa la función gastrointestinal
  • Efectos de la señalización parasimpática:
    • ↑ Motilidad gastrointestinal
    • ↑ Secreciones gastrointestinales
    • ↑ Flujo sanguíneo
    • ↓ Constricción de los esfínteres gastrointestinales (permite que los alimentos se muevan a través del tracto)
  • Nervios:
    • Nervio facial (nervio craneal VII): controla las glándulas salivales
    • Nervio glosofaríngeo (nervio craneal IX) controla:
      • Lengua
      • Orofaringe
      • Esófago superior
    • Nervio vago (nervio craneal X) controla:
      • Esófago inferior
      • Estómago
      • Páncreas
      • Intestino delgado
      • Parte del intestino grueso
    • Nervios pélvicos:
      • Intestino grueso
      • Recto
      • Ano
  • Moléculas primarias de señalización neural:
    • Acetilcolina
    • Péptido intestinal vasoactivo
Inervación parasimpática del tracto gi

Influencia parasimpática en el tracto gastrointestinal:
Obsérvese el gran alcance del nervio vago.
CN: nervio craneal

Imagen por Lecturio.

Sistema nervioso simpático

  • Restringe la función gastrointestinal durante la respuesta de lucha o huida (para que la energía se pueda desviar al músculo esquelético)
  • Efectos de la señalización simpática (opuesto a la señalización parasimpática):
    • ↓ Motilidad
    • ↓ Secreción
    • ↓ Flujo sanguíneo
    • ↑ Tono de los esfínteres
  • Nervios: ganglios simpáticos en la región toracolumbar (principalmente T8‒L2):
    • Ganglios celíacos
    • Ganglios mesentéricos superiores
    • Ganglios mesentéricos inferiores
  • Moléculas primarias de señalización neural:
    • Norepinefrina
    • Adenosin trifosfato (ATP, por sus siglas en inglés)
Inervación simpática del tracto gastrointestinal

Influencia del sistema nervioso simpático en el tracto gastrointestinal

Imagen por Lecturio.

Regulación del flujo sanguíneo

Vasodilatación:

  • Aumenta el flujo sanguíneo
  • Estimulada por:
    • Nervios parasimpáticos, vía acetilcolina y péptido intestinal vasoactivo
    • Reflejos locales en el sistema nervioso entérico vía acetilcolina y péptido intestinal vasoactivo
    • Aferentes sensoriales (menor grado) a través de:
      • Péptido relacionado con el gen de la calcitonina
      • Sustancia P

Vasoconstricción:

  • Disminuye el flujo sanguíneo
  • Estimulado por el sistema nervioso simpático vía norepinefrina y ATP
Regulación del flujo sanguíneo al tracto gastrointestinal

Diagrama de flujo que detalla la regulación del flujo sanguíneo al tracto gastrointestinal
ACh: acetilcolina
CGRP: péptido relacionado con el gen de la calcitonina
EPAN: neurona aferente primaria extrínseca
IPAN: aferente primario intrínseco
NE: norepinefrina
SP: sustancia P
VIP: péptido intestinal vasoactivo

Imagen por Lecturio.

Moléculas de Señalización Neuronal

El sistema nervioso envía señales para mediar la actividad en el tracto gastrointestinal. Los nervios de los sistemas nerviosos parasimpático, simpático y entérico y los nervios aferentes sensoriales liberan diferentes tipos de moléculas de señalización, que tienen diferentes efectos en su tejido diana.

Tabla: Moléculas de señalización neuronal
Molécula Nervio(s) liberador(es) primario(s) Estructura(s) sobre la(s) que actúa Función primaria
Liberados por el SNP y/o SNE
Acetilcolina SNP
  • Glándulas
  • Músculo liso
  • Vasos sanguíneos
Aumenta las secreciones, la motilidad y el flujo sanguíneo
VIP SNP y SNE
  • Glándulas
  • Músculo liso
  • Vasos sanguíneos
Aumenta la motilidad y el flujo sanguíneo
GRP SNP y SNE Glándulas Aumenta la secreción de gastrina
Encefalinas (relacionadas con los opioides) SNE Músculo liso Contrae los esfínteres (evita el movimiento hacia adelante)
Liberados por aferentes sensoriales
CGRP Aferentes sensoriales Vasos sanguíneos Aumenta el flujo sanguíneo a través de la vasodilatación
Sustancia P Aferentes sensoriales y SNP
  • Vasos sanguíneos
  • Glándulas
Aumenta el flujo sanguíneo
Liberados principalmente por el SNS
Norepinefrina SNS
  • Glándulas
  • Músculo liso
  • Vasos sanguíneos
Disminuye las secreciones, la motilidad y el flujo sanguíneo
ATP SNS Vasos sanguíneos Disminuye el flujo sanguíneo a través de la vasoconstricción
CGRP: péptido relacionado con el gen de la calcitonina
SNE: sistema nervioso entérico
GRP: péptido liberador gástrico
SNP: sistema nervioso parasimpático
SNS: sistema nervioso simpático
VIP: péptido intestinal vasoactivo

Hormonas Gastrointestinales

Las hormonas gastrointestinales son secretadas por células enteroendocrinas y modulan la función del tracto gastrointestinal. Las células enteroendocrinas se distribuyen por todo el tracto gastrointestinal.

Clasificación según su estructura química

  • Gastrina
  • Colecistoquinina
  • Familia de las secretinas:
    • Secretina
    • Glucagón
    • Péptido intestinal vasoactivo
  • Otros:
    • Somatostatina
    • Motilina

Funciones

  • Aumentan la secreción de enzimas
  • Contracción muscular
  • Disminuyen el vaciado gástrico
  • Aumentan la motilidad

Las principales hormonas gastrointestinales

Tabla: Hormonas gastrointestinales descritas según célula liberadora, estructura afectada y función principal
Molécula Liberada principalmente de Estructura(s) sobre la(s) que actúa Función primaria
Gastrina Células G en:
  • Estómago
  • Duodeno
Estómago
  • Aumenta la secreción de ácido
  • Efectos tróficos (crecimiento) en la mucosa gastrointestinal
Colecistoquinina Células I en:
  • Duodeno
  • Yeyuno
Páncreas exocrino, vesícula biliar y estómago
  • Aumenta la secreción de enzimas pancreáticas y de bicarbonato
  • Contrae la vesícula biliar
  • Relaja el esfínter de Oddi
  • Contrae el esfínter pilórico y disminuye el vaciamiento gástrico
Péptido inhibidor gástrico Células K en:
  • Duodeno
  • Yeyuno
Estómago, páncreas endocrino
  • Estimula la liberación de insulina
  • Inhibe la secreción de ácido
  • Induce saciedad
Motilina Células M en:
  • Duodeno
  • Yeyuno
Músculo liso
  • ↑ Motilidad gastrointestinal al estimular el complejo motor migratorio
Secretina Células S en:
  • Duodeno
  • Yeyuno
Páncreas y estómago
  • ↑ Secreción de bicarbonato (páncreas)
  • ↑ Secreción de pepsina (estómago)
  • Inhibe la secreción de gastrina y ácido
Ubicación de las hormonas gastrointestinales

Diagrama que muestra los lugares desde donde se liberan las hormonas gastrointestinales:
Los extremos cónicos de las barras de gastrina, colecistoquinina y secretina representan las cantidades decrecientes de secreción hormonal en estos lugares.
GIP: péptido inhibidor gástrico

Imagen por Lecturio.

Moléculas de Señalización Paracrina Gastrointestinal

Las moléculas de señalización paracrina son similares a las hormonas; sin embargo, en lugar de viajar a diferentes tejidos a través de la sangre, las moléculas de señalización paracrina afectan a las células cercanas al lugar de su liberación. Las principales moléculas de señalización paracrina en el sistema gastrointestinal son la histamina, óxido nítrico, prostaglandinas y somatostatina.

Tabla: Moléculas de señalización paracrina del tracto gastrointestinal
Molécula Liberada desde Estructura(s) sobre la(s) que actúa Función primaria
Histamina
  • Células tipo enterocromafines
  • Mastocitos
Estómago Aumenta la secreción de ácido
Somatostatina Células D Estómago y páncreas Inhibe la secreción
Prostaglandinas Numerosas Mucosa Aumenta la secreción de moco y bicarbonato
Óxido nítrico Numerosas Músculo liso, vasos sanguíneos Relaja el músculo liso y aumenta el flujo sanguíneo

Relevancia Clínica

  • Síndrome de Zollinger-Ellison: un tumor secretor de gastrina a menudo maligno que surge del páncreas, estómago, duodeno, yeyuno y/o ganglios linfáticos. El síndrome se caracteriza por úlceras pépticas recurrentes/refractarias, reflujo gastroesofágico y diarrea. El diagnóstico se basa en niveles elevados de gastrina sérica en ayunas. El tratamiento consiste en la resección quirúrgica del tumor y/o tratamiento de los síntomas.
  • 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 típica es con disfagia a sólidos y líquidos, junto con regurgitación. Las opciones de tratamiento incluyen dilatación con globo neumático, miotomía quirúrgica e inyección de toxina botulínica. Los medicamentos están disponibles para aquellos en quienes fracasó la intervención inicial, pero brindan el menor beneficio.
  • Enfermedad de Hirschsprung: anomalía congénita del colon causada por la incapacidad de las células ganglionares derivadas de la cresta neural para migrar al colon distal. Esta falta de inervación siempre afecta al recto y se extiende proximal y contiguamente en distancias variables. La mayoría de los casos se diagnostican en el período neonatal, con una tríada clásica de síntomas: retraso en el paso del meconio, distensión abdominal y vómitos biliosos. La resección quirúrgica del segmento agangliónico es el tratamiento estándar.

Referencias

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