Fisiología Digestiva y Pulmonar: Hormonas GI, Secreción Ácida y Mecánica Ventilatoria

Sistema APUD y Hormonas Gastrointestinales

Sistema APUD (Amine Precursor Uptake and Decarboxylation)

El sistema APUD está compuesto por un conjunto de células con características endocrinas. Entre ellas encontramos las células caliciformes (de Goblet), que son exocrinas y vierten sus gránulos a la luz de la glándula, y las células endocrinas, que liberan su contenido hacia la luz de los capilares sanguíneos. Estas células están dispersas por todo el intestino, captan precursores de aminas y los descarboxilan (de ahí su nombre en inglés).

Proceden de la cresta neural (ectodermo) y migran, infiltrando el tracto digestivo y el páncreas. Morfológicamente, suelen tener una forma triangular o piramidal.

Péptidos Gastrointestinales (GI)

Existen alrededor de 40 péptidos gastrointestinales distintos, compuestos por aproximadamente 35 aminoácidos (aa). Actúan a través de receptores acoplados a proteínas G y se originan a partir de un precursor que se fragmenta.

Gastrina

Es secretada por las células G de la zona antropilórica del estómago, aunque también se encuentra en el cerebro, las células delta del páncreas y el duodeno. Se sintetiza a partir de la preprogastrina, que se convierte en progastrina y finalmente en sus formas activas (G-34, G-17, G-14). En la práctica clínica se utiliza la pentagastrina, un análogo sintético.

Se metaboliza en el riñón y el hígado. Tiene una vida media pequeña, por lo que se produce y cataboliza constantemente. La vida media es de 3-5 minutos para la G-17 y de 9-15 minutos para la G-34. Su receptor es el CCK-B (también conocido como receptor de gastrina).

Funciones de la Gastrina:

• Estimula la secreción de ácido gástrico.
• Estimula la secreción acuosa y de electrolitos en el intestino delgado.
• Estimula la secreción enzimática, de agua y electrolitos en el páncreas exocrino.
• Estimula la contracción del músculo liso y la motilidad del tracto digestivo.
• Ejerce una acción trófica (de crecimiento) sobre la mucosa del fundus gástrico y el duodeno proximal.

Colecistoquinina (CCK)

Es secretada por las células I endocrinas del duodeno y yeyuno proximal. También actúa como neurotransmisor en vesículas sinápticas terminales. Existe en varias formas moleculares (CCK-8, CCK-33, CCK-58). Se metaboliza en el riñón y tiene una vida media de aproximadamente 2 minutos. Su receptor principal es el CCK-A.

Funciones de la CCK:

• Estimula potentemente la secreción de enzimas pancreáticas.
• Provoca la contracción del músculo liso de la vesícula biliar.
• Induce la relajación del esfínter de Oddi.
• Estimula la motilidad intestinal y acorta el tiempo de tránsito.
• Tiene efectos tróficos sobre los acinos y conductos secretores del páncreas.
• Inhibe la evacuación gástrica y la ingesta de alimentos (efecto saciante).
• Estimula la liberación de insulina.

Secretina

Es producida por las células S de la mucosa duodenal. Es un péptido de 27 aminoácidos (aa) con una vida media corta.

Funciones de la Secretina:

• Estimula la secreción pancreática de agua y bicarbonato (pero no de enzimas) para neutralizar el quimo ácido.
• Estimula la secreción biliar ductular (rica en bicarbonato).
• Inhibe la secreción de gastrina y, consecuentemente, la secreción de ácido gástrico.
• Estimula la liberación de insulina.
• Promueve la producción de moco en las glándulas de Brunner del intestino delgado.

Mecanismo de Secreción de Ácido Gástrico

La producción de ácido clorhídrico (HCl) por las células parietales de la mucosa gástrica ocurre en los siguientes pasos:

1. En el citoplasma, el agua (H₂O) se disocia en iones hidrógeno (H⁺) e hidroxilo (OH⁻). Los iones H⁺ se secretan activamente hacia los canalículos de la célula, donde se intercambian por iones potasio (K⁺). Este proceso de transporte activo es catalizado por la bomba de protones (H⁺/K⁺-ATPasa). Los iones K⁺, transportados al interior celular por la bomba Na⁺/K⁺ en el lado basolateral de la membrana, tienden a filtrarse hacia la luz del canalículo, aunque son reciclados de nuevo a la célula por la bomba de protones. La bomba Na⁺/K⁺ basolateral crea una baja concentración de Na⁺ intracelular, lo que contribuye a la reabsorción de Na⁺ desde la luz del canalículo. Así, la mayor parte de los iones Na⁺ y K⁺ de los canalículos son reabsorbidos, y su lugar es ocupado por los iones H⁺.
2. El bombeo de H⁺ hacia el exterior celular permite que se acumulen iones OH⁻ en el citoplasma. Estos se combinan con el dióxido de carbono (CO₂), proveniente del metabolismo celular o de la sangre, para formar bicarbonato (HCO₃⁻), en una reacción catalizada por la anhidrasa carbónica. El bicarbonato es transportado a través de la membrana basolateral hacia el líquido extracelular, intercambiándose por iones cloruro (Cl⁻). Estos iones Cl⁻ luego son secretados a través de canales específicos en la membrana apical hacia el canalículo, para formar una solución concentrada de HCl.
3. El agua penetra en el canalículo por un mecanismo osmótico, secundario a la secreción de iones hacia su interior. La secreción final que llega al estómago contiene:
   • Agua.
   • Ácido clorhídrico en una concentración de 150-160 mEq/L.
   • Cloruro potásico (KCl) en una concentración de 15 mEq/L.
   • Una pequeña cantidad de cloruro sódico (NaCl).

Fisiología Pulmonar: Flujo Sanguíneo y Resistencia Aérea

Flujo Sanguíneo Pulmonar

El flujo sanguíneo pulmonar es elevado. Debido a efectos gravitacionales, el flujo es mayor en la base pulmonar que en el vértice (zonas de West).

Regulación del flujo pulmonar:

• Factores mecánicos: Similares a los de la circulación mayor.
• Vasoconstricción hipóxica: Mecanismo principal de regulación, donde una baja presión de oxígeno alveolar provoca la constricción de las arteriolas locales para desviar el flujo a zonas mejor ventiladas.
• Regulación humoral: Catecolaminas y angiotensina II pueden influir en el tono vascular.
• Regulación nerviosa: De escasa importancia en condiciones normales.

Resistencia al Flujo Aéreo (Dinámica de las Vías Aéreas)

La resistencia al flujo aéreo se rige por la Ley de Ohm, donde la Resistencia (R) es igual a la diferencia de presión (ΔP) dividida por el flujo (V̇). La resistencia no es uniforme en todo el árbol respiratorio:

• Vías altas (nariz, faringe): 50%
• Glotis y laringe: 25%
• Tráquea y bronquios grandes: 15%
• Bronquiolos pequeños: 10%

Factores que modifican la resistencia:

• Densidad del gas: Aumenta con la presión, como en el buceo, incrementando la resistencia.
• Volumen pulmonar: Cuando los pulmones se expanden, los bronquios también se dilatan (tracción radial), lo que disminuye la resistencia.
• Tono del músculo liso bronquial: La broncoconstricción aumenta la resistencia, mientras que la broncodilatación la disminuye.
  • Broncoconstrictores: Histamina, bloqueantes β2, humo, polvo. Enfermedades como la bronquitis o el exceso de moco también aumentan la resistencia (ej. EPOC).
  • Broncodilatadores: Agonistas de la acetilcolina (ACh) y agonistas β2.

Resistencia de los Tejidos (Viscosidad Tisular)

Corresponde a la fricción generada por el roce entre las hojas pleurales y el propio parénquima pulmonar durante los movimientos respiratorios. Representa aproximadamente el 20% de la resistencia total a la respiración.