Fisiología Humana: Mecanismos Clave de Digestión, Absorción y Función Renal

Fisiología de la Motilidad Gastrointestinal

Músculo Liso Gastrointestinal

Las **células musculares lisas** tienen un potencial de membrana en reposo de aproximadamente **-50 mV**. Las **Células Intersticiales de Cajal (CIC)** son células marcapaso de origen mesenquimal, excitables, conectadas por **uniones gap** y generadoras de **ondas lentas**.

En **reposo**, no hay contracción si el potencial de membrana no supera el umbral. La actividad depende de las **Células Intersticiales de Cajal (CIC)**.

Durante el **periodo digestivo**, la activación ocurre por **distensión** y **acetilcolina (ACh)**. Las ondas lentas se propagan a través de las **uniones gap** a las células musculares lisas, alcanzando un potencial de **-30 mV** y generando **potenciales en espiga**. Este proceso depende del estado del sistema nervioso.

La inhibición causa **hiperpolarización**, llevando el potencial de membrana a aproximadamente **-70 mV**.

Patrones de Contracción

• La **contracción peristáltica** propulsa el bolo alimenticio en un patrón propulsivo durante el periodo digestivo.
• La **contracción segmentaria** es un patrón no propulsivo que mezcla el contenido durante el periodo digestivo.
• La **contracción tónica** es una contracción sostenida y fuerte, característica de los **esfínteres**, que se mantiene con una fuerza considerable.

Control de la Función Gastrointestinal

Control Nervioso Extrínseco

• El **Sistema Nervioso Parasimpático (SNP)**: Sus fibras preganglionares, de origen craneosacral (nervio vago y nervios pélvicos), son largas y liberan **acetilcolina (ACh)**. Hacen sinapsis con neuronas posganglionares en ganglios ubicados cerca o dentro del órgano efector (Sistema Nervioso Entérico, SNE), estimulando la actividad digestiva. Es predominantemente **colinérgico**.
• El **Sistema Nervioso Simpático (SNS)**: Sus fibras, de origen toracolumbar, llegan a la musculatura y mucosa, e inhiben la actividad del SNE a través de los **nervios esplácnicos**. Las neuronas preganglionares son colinérgicas, mientras que las posganglionares son **adrenérgicas**.

Control Endocrino Intrínseco

Las **células endocrinas** liberan hormonas directamente a la sangre.

Regulación de la Ingesta y Procesos Iniciales

Presión (Aprehensión): Implica movimientos voluntarios de músculos esqueléticos para la aprehensión del alimento.

Ingestión: Introducción del alimento, con un componente involuntario regulado por el **hipotálamo**.

Regulación del Apetito

La **saciedad** inhibe el hambre. El centro de la saciedad se localiza en el **núcleo ventromedial del hipotálamo**, mientras que el centro del hambre se encuentra en el **núcleo hipotalámico lateral**.

Aumento de la Ingesta: Se activa por el hambre debido a la disminución de nutrientes. Un defecto en el **núcleo hipotalámico lateral** puede llevar a la **anorexia** (falta de hambre).

Disminución de la Ingesta: La **saciedad** inhibe el hambre si hay **distensión gástrica**, aumento de la temperatura corporal, aumento de nutrientes y liberación de **colecistoquinina (CCK)**. Un defecto en el **núcleo ventromedial del hipotálamo** (no saciedad) puede llevar a la **obesidad**.

Regulación de la Sed

La **sed** es regulada por los **núcleos supraquiasmático y paraventricular del hipotálamo**. La disminución de la ingesta de líquidos ocurre si hay distensión gástrica (vía nervio vago). El aumento de la ingesta de líquidos (activación de la sed) ocurre si aumenta la **osmolaridad plasmática** o disminuye la **volemia**.

Masticación y Salivación

Masticación: Tiene un componente **voluntario** (controlado por el SNC) y un componente **involuntario** (reflejo de masticación mediado por **mecanorreceptores**).

Salivación: Es un proceso **involuntario** y constante. La saliva contiene componentes inorgánicos (**H2O**, iones) y orgánicos (hormonas, enzimas). Es estimulada por **quimiorreceptores** y **mecanorreceptores** a través de los **nervios facial y glosofaríngeo** (vía SNP salival), constituyendo un **reflejo no condicionado**. Puede ser un **reflejo condicionado** (ej. al oler comida).

Deglución

La **deglución** consta de tres fases:

1. Fase Oral: Voluntaria.
2. Fase Faríngea: Involuntaria. Los **mecanorreceptores** inhiben el centro respiratorio y activan el centro de la deglución. La **acetilcolina (ACh)** del SNP causa la contracción de la faringe.
3. Fase Esofágica: Involuntaria. Mediada por el SNP y el SNE, a través de **ondas peristálticas** y liberación de **ACh**.

Fisiología Gástrica

Motilidad Gástrica

Estómago Proximal

El **estómago proximal** (fondo y cuerpo) principalmente almacena el alimento. Presenta **relajación adaptativa** en reposo. Muestra fluctuaciones de **ondas lentas** que no alcanzan el umbral para generar potenciales en espiga, por lo que no hay mezclado significativo ni aumento de la presión intraluminal.

Control de la Relajación Adaptativa

Control Extrínseco: El SNP, a través del **nervio vago**, libera **Péptido Intestinal Vasoactivo (VIP)** y **Óxido Nítrico (ON)**, induciendo la **relajación adaptativa** mediada por **mecanorreceptores**.

Control Intrínseco: Los **mecanorreceptores** envían aferencias al SNE, que a su vez libera **VIP** y **ON** como eferencias.

Estómago Distal

El **estómago distal** (antro y píloro) presenta **contracciones peristálticas activas** que trituran el alimento y lo reducen a partículas de menos de 2 mm (quimo). Estas contracciones se caracterizan por **ondas lentas** y **potenciales en espiga**, estimuladas por **acetilcolina (ACh)** del SNP y la **distensión**.

Control de las Contracciones Peristálticas

Control Extrínseco: Los **mecanorreceptores** envían aferencias al SNP (nervio vago), que libera **ACh** para inducir la contracción peristáltica.

Control Intrínseco: Los **mecanorreceptores** envían aferencias al SNE, que a su vez libera **ACh** como eferencia para la contracción peristáltica.

Vaciado Gástrico

El vaciado gástrico ocurre principalmente desde el **estómago distal**.

Control del Vaciado Gástrico

Control Extrínseco: Los **mecanorreceptores** y **quimiorreceptores** envían aferencias en respuesta a un aumento de la osmolaridad o una disminución del volumen. El **nervio esplácnico** (SNS) libera **noradrenalina (NA)**, inhibiendo el vaciado gástrico del estómago distal.

Control Intrínseco: Los **mecanorreceptores** y **quimiorreceptores** envían aferencias al SNE, que a su vez libera **NA** como eferencia, inhibiendo el vaciado gástrico.

Los sólidos se vacían desde el **antro**, mientras que los líquidos lo hacen desde el **cuerpo**. El estómago se limpia durante el **periodo interdigestivo**.

El Vómito

El **vómito** es un reflejo complejo que involucra el canal alimentario, la **zona gatillo quimiorreceptora (CTZ)** y **mecanorreceptores** en el estómago, esófago e intestino. Los **quimiorreceptores** en el estómago e intestino también contribuyen.

Secreción Gástrica

Tipos de Glándulas Gástricas

• Glándulas Cardiales: Se encuentran en la mucosa superficial y secretan **bicarbonato (HCO3-)** y **agua (H2O)**.
• Glándulas Fúndicas u Oxínticas: Se localizan en la mucosa del fondo y cuerpo. Contienen:
  • **Células Principales**: Secretan **pepsinógeno**.
  • **Células Parietales (Oxínticas)**: Secretan **ácido clorhídrico (HCl)** y **factor intrínseco**.
• Glándulas Pilóricas: Contienen **células mucosas** y **células endocrinas**, como las **células G**.

Control de la Secreción Ácida

• Células G: Liberan **gastrina** en respuesta a un aumento del pH gástrico y la presencia de **acetilcolina (ACh)**. La gastrina actúa como hormona, viajando por la sangre.
• Células Tipo Enterocromafín (ECL): Secretan **histamina** en respuesta a la gastrina y ACh, actuando sobre células adyacentes.
• Células Parietales: Secretan **HCl** en respuesta a la **histamina**, **gastrina** y **acetilcolina (ACh)** (vía nervio vago).

Mecanismos de Control

• Control Nervioso: Implica la liberación de **ACh** (intrínseca y del SNE) que actúa sobre las células G, células ECL y células parietales.
• Control Endocrino: Se realiza a través de la **gastrina**, que viaja por la sangre y actúa sobre las células ECL y parietales.
• Control Paracrino: Se da por la **histamina**, que difunde localmente a las células parietales. El aumento de **calcio (Ca2+)** y **AMPc** (segundos mensajeros) estimula la secreción de HCl.

Mecanismo de Formación del HCl

El **CO2** entra a la célula parietal y, junto con agua, forma **ácido carbónico (H2CO3)**, que se disocia en **bicarbonato (HCO3-)** y **protones (H+)**. El **HCO3-** sale al capilar sanguíneo (generando la **marea alcalina**) a cambio de **cloro (Cl-)**. El **Cl-** sale a la luz gástrica a través de canales. Los **protones (H+)** son bombeados a la luz gástrica a cambio de **potasio (K+)**, que luego recircula.

Fisiología Intestinal

Motilidad del Intestino Delgado

Periodo Interdigestivo: Complejo Motor Migratorio (CMM)

Durante el **periodo interdigestivo**, se observa el **Complejo Motor Migratorio (CMM)**, que consta de tres fases:

1. Fase I (Silente): Sin actividad contráctil.
2. Fase II (Irregular): Actividad contráctil irregular.
3. Fase III (Regular): Ráfagas de ondas lentas y potenciales en espiga regulares.

El CMM tiene la función de limpiar el intestino delgado y es estimulado por la **motilina**, una hormona que se secreta exclusivamente en el periodo interdigestivo y actúa sobre el músculo liso.

Periodo Digestivo

Durante el **periodo digestivo**, se observan dos patrones de motilidad:

1. Patrón Propulsivo: Consiste en **contracciones peristálticas** que avanzan el quimo aproximadamente 10 cm, involucrando la musculatura circular y longitudinal.
2. Patrón No Propulsivo: Consiste en **contracciones segmentarias** que no avanzan el quimo, sino que lo mezclan, involucrando principalmente la musculatura circular.

Secreción Intestinal

Las principales estructuras secretoras son:

• Glándulas de Brunner: Ubicadas en la submucosa del duodeno, secretan **bicarbonato (HCO3-)** y **moco**.
• Criptas de Lieberkühn: Presentes en la mucosa de las vellosidades, contienen diversas células, incluyendo las **células de Paneth** (con función antimicrobiana).

Motilidad del Intestino Grueso (IG)

Periodo Digestivo

1. Patrón Propulsivo: Incluye **contracciones peristálticas** que propulsan las heces y **contracciones en masa** que facilitan la eliminación de las heces. También se observan **contracciones antiperistálticas**, mediadas por el SNE y las CIC (que actúan como marcapasos), generando ondas lentas y potenciales en espiga que se propagan en dos direcciones en las flexuras.
2. Patrón No Propulsivo: Consiste en **contracciones haustrales** o pendulares, que son más prolongadas e involucran la musculatura circular y longitudinal. Su función principal es la **reabsorción de agua** de las heces.

Esfínter Anal

• Esfínter Anal Interno: Compuesto por músculo liso, se mantiene contraído tónicamente. Su control es **autónomo**. El SNP (nervio pélvico) libera **ACh** y lo relaja, mientras que el SNS (nervio hipogástrico) lo contrae.
• Esfínter Anal Externo: Compuesto por músculo estriado, está bajo **control voluntario**, inervado por el **nervio pudendo**.

Nota sobre Secreción

Las **células de Paneth** se encuentran en las criptas de Lieberkühn, pero su función principal es la secreción de péptidos antimicrobianos, no la secreción de agua o iones.

Digestión y Absorción de Macronutrientes

La digestión de **carbohidratos (HDC)** comienza en la boca. La digestión de **proteínas** comienza en el estómago.

A nivel de la membrana luminal, la absorción puede ser por **difusión pasiva** o **cotransporte con Na+**. A nivel de la membrana basolateral, puede ser por **difusión facilitada**. La digestión de **grasas** comienza en el estómago distal, aunque la mayor parte ocurre en el intestino delgado.

Fisiología Pancreática

El **páncreas** tiene una función **endocrina** (islotes de Langerhans, que secretan hormonas como insulina y glucagón) y una función **exocrina** (células acinares, que secretan jugo pancreático).

El **jugo pancreático** contiene:

• Componentes inorgánicos (**H2O** y **HCO3-**), cuya secreción es estimulada por **ACh** y **secretina**.
• Componentes orgánicos (enzimas), cuya secreción es estimulada por **ACh** y **colecistoquinina (CCK)**.

La secreción pancreática se regula en fases:

• Fase Cefálica: Estímulos sensoriales (vista, olfato) liberan **ACh**.
• Fase Gástrica: Reflejo oxinto-antropancreático, con receptores en el antro.
• Fase Intestinal: Reflejo enteropancreático, con receptores en el duodeno.

Reguladores de la Secreción Pancreática

Estímulos: **Acetilcolina (ACh)**, **Péptido Intestinal Vasoactivo (VIP)**, **insulina**, **secretina**, **colecistoquinina (CCK)**.

Inhibidores: **Glucagón**, **somatostatina** y **noradrenalina (NA)**.

Fisiología Renal

El Complejo Yuxtaglomerular

El **complejo yuxtaglomerular** es crucial para la regulación de la función renal e incluye:

• Células de la mácula densa: Ubicadas en el túbulo contorneado distal (TCD), actúan como **quimiorreceptores** que detectan una disminución de **Na+** y un aumento del volumen tubular.
• Células yuxtaglomerulares (granulares): Actúan como **barorreceptores** que detectan una disminución de la **presión arterial (PA)** y secretan renina.

Túbulo Contorneado Proximal (TCP)

El filtrado en el TCP es **isosmótico**.

La reabsorción en el TCP es altamente eficiente (aproximadamente el **65%** del filtrado) y se debe al gradiente generado por la **bomba Na+/K+-ATPasa** en la membrana basolateral.

Transporte de Iones: El **Na+** entra a la célula desde la luz tubular a través de un **antiporte Na+/H+**, secretando **H+**. El **Na+** sale de la célula hacia el intersticio a través de la **bomba Na+/K+-ATPasa** en la membrana basolateral.

El **Cl-** se reabsorbe siguiendo el gradiente de Na+ (aproximadamente el **65%**). El **K+** (aproximadamente el **80%**) y el **Ca2+** (aproximadamente el **35%**) se reabsorben por difusión y vía paracelular. La **urea** (aproximadamente el **50%**) se reabsorbe por transporte pasivo. El **H2O** y el **HCO3-** (aproximadamente el **80%**) también se reabsorben.

Glucosa y Aminoácidos: La **glucosa** y los **aminoácidos (AA)** se reabsorben al **100%** en condiciones normales. En la membrana luminal, se utilizan **cotransportadores SGLT (Na+-glucosa)**. En la membrana basolateral, la glucosa sale por **difusión facilitada** a través de transportadores **GLUT**.

Reabsorción de Bicarbonato: En la membrana luminal, el **H+** es secretado por el **antiporte Na+/H+**. Este H+ se une al HCO3- filtrado para formar H2CO3, que se disocia en CO2 y H2O. El CO2 difunde al interior de la célula. Dentro de la célula, el CO2 y H2O forman HCO3-. En la membrana basolateral, el **HCO3-** sale de la célula por **cotransporte con Na+** y la **bomba Na+/K+-ATPasa**.

Asa de Henle

Rama Descendente Fina

La **rama descendente fina** es permeable al **agua (H2O)** (reabsorbe aproximadamente el **20%** del agua filtrada) por **ósmosis** (transporte pasivo), pero es impermeable a los solutos. Esto **concentra la orina**, haciéndola **hiperosmótica**. Sus células tienen pocas mitocondrias.

Sistema Multiplicador por Contracorriente

En el intersticio medular, se concentran solutos como **Na+** y **urea**, creando un ambiente hiperosmótico alrededor del túbulo, con mucho soluto y poca agua. Esto genera el **sistema multiplicador por contracorriente**: Cuanta más reabsorción de soluto ocurre en la rama ascendente y el túbulo colector, mayor es la reabsorción de agua y la concentración de soluto en la rama descendente.

Rama Ascendente (Gruesa)

La **rama ascendente** (gruesa) solo reabsorbe solutos y es **impermeable al agua**. Esto diluye la orina, por lo que se le conoce como **segmento diluyente**, y el filtrado se vuelve **hipotónico**.

Transporte de Iones

El **Na+** (aproximadamente el **20%** del filtrado) se reabsorbe a través del **cotransportador Na+/K+/2Cl-**. El **Cl-** entra por el mismo cotransportador y sale de la célula por canales. El **K+** también entra por el cotransportador y puede salir de la célula por canales de fuga en ambas membranas.

En la membrana luminal: **cotransportador Na+/K+/2Cl-** y **antiporte Na+/H+**. En la membrana basolateral: **bomba Na+/K+-ATPasa**.

También se reabsorbe **HCO3-** y se secreta **H+**.

Túbulo Contorneado Distal (TCD)

Porción Inicial

En la **porción inicial** del TCD, en la membrana luminal, ocurre **cotransporte de Na+/Cl-** y reabsorción de **Ca2+** por difusión. En la membrana basolateral, se encuentra la **bomba Na+/K+-ATPasa** y un **antiporte Na+/Ca2+** que reabsorbe Ca2+.

Porción Final y Túbulo Colector

La **porción final** del TCD y el túbulo colector son clave para la **regulación electrolítica** y el **equilibrio ácido-base**. Las **células principales** regulan el equilibrio electrolítico: la reabsorción de **Na+** es estimulada por la **aldosterona** en la membrana luminal, y hay una secreción neta de **K+** a través de canales de fuga en ambas membranas (más permeables en la luminal).

Células Intercaladas: Reabsorben **HCO3-** a través de un **antiporte HCO3-/Cl-** en la membrana basolateral y secretan **H+** a través de un intercambiador H+/Na+ en la membrana luminal.

Fisiología de la Vejiga y Micción

La **vejiga** consta de:

• Cuello: Contiene el **esfínter interno** (músculo liso).
• Cuerpo: Formado por el **músculo detrusor** (músculo liso).
• Esfínter externo: Músculo estriado, bajo **control voluntario**.

Fase de Llenado

Durante el **llenado**, el **músculo detrusor** (liso) está relajado, el **esfínter interno** (liso) está contraído y el **esfínter externo** (estriado) está contraído.

Fase de Vaciado (Micción)

Durante el **vaciado (micción)**, el **músculo detrusor** (liso) se contrae, y la micción se inicia por la relajación del **esfínter externo**.

Fisiología de la Filtración Glomerular

La **filtración glomerular** está determinada por las siguientes presiones:

• Presión Hidrostática (PH) en el capilar glomerular: Aproximadamente **60 mmHg**.
• Presión Oncótica (PO) en el plasma: Aproximadamente **32 mmHg**.
• Presión Hidrostática (PH) en la cápsula de Bowman: Aproximadamente **18 mmHg**.

La **Presión Neta de Filtración (PNF)** se calcula como:
PNF = PH capilar - (PH cápsula + PO plasma)
PNF = 60 mmHg - (18 mmHg + 32 mmHg) = 60 mmHg - 50 mmHg = **10 mmHg**.