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CONFERENCIA

 FISIOLOGIA GASTRODUODENAL

 Dr. Carlos Fábregas Rodríguez. Profesor consultante

CÉLULAS DE LA MUCOSA GÁSTRICA

 El jugo gástrico es una combinación de secreción parietal (ácido) y no parietal. Las células parietales secretan ácido clorhídrico puro a una concentración de 160 mmol/l y un volumen determinado por el número de células parietales activamente secretoras. Las secreciones no parietales incluyen agua, electrolitos y moco.

La mucosa gástrica contiene varios tipos de células,  con funciones  diferentes y específicas. Así tenemos:

 -         Células epiteliales: toda  la superficie mucosa está formada por células epiteliales superficiales que representan el número mayor de células a nivel del antro y el fundus. Estas células son altas, columnares y secretan mucus y bicarbonato,  los cuales son factores importantes en la defensa de la mucosa. Al microscopio  electrónico estas células presentan microvellosidades cortas que favorecen una rápida  renovación, sin necesidad de mitosis.

-         Células del cuello o progenitoras: en la porción alta de la glándula oxíntica las células del epitelio superficial se convierten en las denominadas  células del cuello, las cuales constituyen una fuente de células para el recambio celular. Estas células  tienen  escasos gránulos de mucina y se consideran como progenitoras de las células del epitelio superficial y de las células de las glándulas gástricas.

-         En esta región las mitosis son extremadamente frecuentes, si se considera que la mucosa gástrica se renueva normalmente de 2 a 6 días.

 Este proceso de reepitelización se transforma en un proceso mucho más rápido después de una lesión y las células dañadas se renuevan habitualmente, después de los 30 min de un daño superficial agudo.

-         Células principales: en la base de la glándula oxíntica, además de las células parietales, se localizan las células principales, que poseen grandes  gránulos basófilos de zimógeno, más  prominentes en la región apical y responsables de la secreción de las enzimas proteolíticas pepsinógenmo I y II, en forma de proenzimas. Observadas por microscopio electrónico, se trata de células características de síntesis de proteínas, que poseen un extenso retículo endoplásmico rugoso, un prominente aparato de Golgi y numerosos gránulos secretores apicales. Las enzimas proteolíticas se activan por el bajo pH luminal y se inactivan por el pH superior a 6, que existe a la entrada del duodeno.  

 CELULAS PARIETALES. MECANISMOS Y CONTROL DE LA SECRECION GASTRICA DE ACIDO.

 En las glándulas oxínticas del fundus y del cuerpo del estómago también se localizan las células parietales, las cuales secretan ácido clorhídrico y factor intrínseco, observaciones éstas realizadas por Golgi desde 1893.  Estas células se distinguen por su fuerte eosinofilia, en preparaciones de hematoxilina y eosina, debido a las abundantes mitocondrias que contienen, necesarias para proporcionar la energía (ATP) para la secreción de ácido.

Las células parietales tienen en su membrana basolateral receptores de tres estimulantes: un receptor de la histamina (H-2),  un receptor colinérgico tipo muscarínico  (M-3) para la acetilcolina liberada por las neuronas preganglionares, y un receptor tipo colecistoquinina (CCK-8) para la gastrina liberada por las células G pilóricas y duodenales. La célula parietal también tiene receptores en su membrana basolateral para los inhibidores de su función: somatostatina y prostaglandinas.  

 Estimulantes, inhibidores y receptores de la célula parietal

 Histamina.

 Es el estimulante más importante de la secreción ácida. La histamina es liberada por las células enterocromafín-like (ECL), y posiblemente por los mastocitos en la lámina propia, interactuando  con los receptores H-2 de histamina de la célula parietal. Evidencias recientes  señalan que la histamina también actúa  a través de un receptor H-3 para suprimir la liberación de somatostatina de las células D. Los antagonistas de los receptores H-2 inhiben la secreción ácida gástrica al bloquear a los receptores H-2  de la célula parietal.

 Acetilcolina

 Es liberada por las terminaciones nerviosas como resultado final de la estimulación del nervio vago, interactuando con los receptores muscarínicos M-3 directamente en la célula parietal, sobre las células ECL para liberar histamina y sobre las células D para suprimir la liberación de somantostatina a través de un péptido inhibidor. Estos tres mecanismos favorecen la secreción ácida.

 Gastrina. Esta hormona digestiva  es liberada por las células G del antro gástrico. La estimulación  por encima de las cifras basales tiene lugar con la presencia de alimentos en la luz gástrica y por la liberación neural en el tejido antral del péptido liberador de gastrina (GRP). Está en discusión como la gastrina estimula la secreción ácida en humanos.  La gastrina se une directamente a los receptores CCK-B/ gastrina de la célula parietal, como demuestran estudios con células parietales caninas. Sin embargo, estudios en humanos sugieren que el receptor de gastrina en la célula parietal puede no estar implicado en la secreción ácida. Además, trabajos recientes sugieren que existen receptores CCK-B gastrina en las células ECL. De esta forma, el efecto de la gastrina sobre las células parietales puede estar mediado realmente a través  de las células ECL. 

 Somatostatina. La somatostatina es un inhibidor de la función de la célula parietal. Desempeña un papel importante en la modulación de la liberación de gastrina. La estrecha relación histológica de las células D

Con las células G sugiere que la somatostatina actúa de una forma paracrina como un “freno” endógeno de la liberación de gastrina. Los iones de H de la luz gástrica “activan” las células D para ayudar en la inhibición mediante retroalimentación de la liberación de gastrina por el ácido. La acetilcolina, liberada por estimulación vagal “desactiva” las células  D, potenciando así  la liberación de gastrina y proporcionando otra forma de favorecer la secreción ácida por parte de la acetilcolina.

 Prostaglandinas.

 Las prostaglandinas son secretadas  por prácticamente todas las células epiteliales y no epiteliales del estómago. Se ha demostrado la existencia de un receptor de PGE-2 unido a una proteína G inhibidora de la célula parietal. Los receptores de PGE-2 tienen efectos opuestos a los de los receptores  H-2, es decir, reducen la actividad de la adenil-ciclasa, el AMPc intracelular y la proteincinasa A. Los análogos de la prostaglandina E como el misoprostol  reducen la secreción ácida aproximadamente en la misma proporción que los antagonistas de los receptores H-2. Los agentes que bloquean la síntesis de prostaglandinas endógenas, como los fármacos antiinflamatorios no esteroideos, aumentan la secreción ácida.

 La característica más prominente de la célula parietal es la presencia de un canalículo secretor, que puede estar colapsado o expandido casi para llenar la célula, en dependencia del grado de estimulación de ésta. El microscopio electrónico ha permitido, además, identificar la presencia de estructuras limitadas por la membrana: los tubos citoplasmáticos. Estas estructuras membranosas contienen la bomba de hidrógeno: una ATPasa potasio-hidrógeno específica, que bombea hidrógeno a través de la membrana, a cambio de iones de potasio. Después de estimulada la célula parietal, las estructuras túbulo-vesiculares se funden y constituyen una extensa red canicular intracelular.

No se conoce el mecanismo exacto mediante el cual los túbulos se convierten en membrana canalicular, pero la consecuencia funcional de ese cambio morfológico es activar la bomba de ácido de la célula parietal. El ácido es secretado dentro del canalículo, fluye a través de estas estructuras hacia la superficie apical abierta en la célula parietal y desde allí hasta el lumen de las glándulas oxíntica y hacia la luz gástrica.

 La fusión de la red, constituida por las estructuras tubulares con la membrana apical de la célula, posibilita la formación de una amplia superficie, para la expulsión activa de iones de hidrógeno, que se conjuga con la secreción de cloruros.

 Después de identificada la bomba de ácido como una enzima (la H, K, ATP-asa) se hizo posible, mediante anticuerpos específicos, localizar estas estructuras dentro de las células parietales de la mucosa gástrica. Pudo determinarse que las bombas se localizan en los tubos citoplasmáticos y en la membrana de los canalículos secretores. Cuando las células se encuentran en reposo, se localizan en los túbulos citoplasmáticos, mientras que cuando se activan, se incorporan a la membrana canalicular secretora.

 Está demostrado que en condiciones de reposo, menos del 30% de las bombas se localizan en los canalículos. Cuando se estimula la célula parietal, se produce una transferencia rápida de las bombas hacia  la membrana secretora y se llega a activar del 60 al 70% de las bombas totales. Este mecanismo es reversible,  una vez que cesa el estimulo.

 Durante los últimos 20 años se han acumulado suficientes evidencias que permiten afirmar que la H, K, ATPasa o bomba de ácido es el paso molecular final en la secreción de ácido por la célula parietal.

 Estimulación e inhibición de la célula parietal

 Estimulación

 Después de la unión a su receptor en la célula parietal de las diferentes sustancias mediadoras que la estimulan se elabora un segundo mensajero. Para la acetilcolina, el mensajero es el calcio, aunque no se conoce como ocurre esto con precisión. Para la histamina, el segundo mensajero es principalmente AMP cíclico. Cuando la histamina se une  al receptor H-2, una proteína estimulante G (G-2) activa la adenilciclasa y da lugar a la generación de AMP cíclico. El calcio y el AMP cíclico activan las proteincinasas lo que da lugar a la transformación física de la célula parietal y a la secreción de ácido.

Los iones de Hidrógeno son secretados en la luz intercambiándose por iones de potasio por acción de la bomba de protones, es decir, la ATP-ASA hidrógeno/potasio.

La bomba de protones es la diana farmacológica de los inhibidores de la bomba de protones, fármacos que reducen marcadamente la secreción ácida y, por tanto, se emplean para tratar diversos procesos ácido-pépticos.

Inhibición

 Varias sustancias, incluyendo las prostaglandinas y la somatostatina, tienen la acción de inhibir la función de la célula parietal y suprimir la secreción ácida. Ambas actúan a través de proteínas G inhibidoras (G-1), que inhiben la adenilciclasa y, de ésta forma, la generación de AMP cíclico. La somatostatina también actúa inhibiendo la célula ECL, suprimiendo de ésta forma la liberación de histamina. Recientemente se ha postulado que la propia histamina, a través de un mecanismo de retroalimentación, puede inhibir la liberación de histamina por las células ECL mediante los receptores H-3

  Fisiología de la secreción ácida gástrica

 Secreción ácida basal

 En el estómago en reposo y en ayunas, la secreción ácida tiene un patrón diurno y su proporción varía ampliamente entre personas normales. Aunque las concentraciones de gastrina sérica no se correlacionan con la producción ácida basal, los factores importantes son el “tono” vagal y el sexo. Las evidencias señalan que un tono vagal elevado puede dar lugar a una hipersecreción basal sostenida en algunas personas y a hipersecreción temporal durante los períodos de estrés en otras.

Las mujeres secretan en general menos ácido en estado basal que los hombres.

 Secreción ácida estimulada

 En la activación de los receptores celulares de la célula parietal gástrica se involucran 2 mecanismos: uno central y otro periférico.

El sistema nervioso central integra la información sensorial que proviene de los sentidos especializados, de los quimiorreceptores centrales y de los receptores sensoriales viscerales. Los impulsos estimuladores eferentes se trasmiten a través del nervio vago hacia las neuronas periféricas del sistema nervioso entérico.

 El sistema nervioso entérico integra la información procedente del vago, con la información sensorial periférica y regula la liberación de sustancias mediadoras que activan la célula parietal. Las sustancias más importantes que se liberan son la acetilcolina, por las fibras del nervio vago y la histamina, por células semejantes a las enterocromafines (ECL).

 La estimulación de la ECL para liberar histamina es la mayor vía de regulación para la estimulación de la secreción de ácido por la célula parietal.

 El mejor mecanismo periférico para la regulación de la secreción de ácido gástrico lo constituye el nivel de gastrina del plasma, que se eleva por la llegada de alimentos a la región antral (principalmente proteínas y aminoácidos) y disminuye el nivel cuando se inhibe la secreción de gastrina por un pH intragástrico menor de 3. Este mecanismo que suprime la liberación de gastrina por el nivel de acidez  (pH< 3), representa el mecanismo más importante de prevención excesiva de ácido. Un nivel de pH intragástrico mayor de 3, en presencia de alimentos, puede dar lugar a una hipergastrinemia.

 La liberación de histamina por la ECL desempeña un papel central en la regulación periférica de la secreción de ácido. La histamina es segregada por la ECL, debido al estimulo de la gastrina y la acetilcolina.

 El primer mecanismo para la liberación de histamina por la ECL está constituido por la hormona gastrina. La secreción de gastrina de las células G del antro gástrico es estimulada por las fibras vagales entéricas y por la presencia de alimentos en el estómago. La gastrina viaja mediante la circulación hasta la mucosa fúndica donde actúa sobre las ECL a nivel de un receptor de péptidos del subtipo CCK-B, para  iniciar la liberación de histamina.

 Factores de defensa de la mucosa

 El concepto de barrera mucosa incluye mecanismos protectores que no permiten la acumulación de ácido (H+) en las células epiteliales gastroduodenales. La barrera mucosa comprende una fina capa adherente formada por bicarbonato  (HCO-3 -) disuelto y moco que neutraliza los H+ del jugo gástrico.

Las células mucosas de la superficie gástrica también forman parte de la barrera mucosa, las mismas tienen una bicapa lipídica en su membrana apical que crea una barrera bastante impermeable  para los H+ del jugo gástrico.(acción hidrofóbica). El flujo sanguíneo submucoso también es un componente de la barrera mucosa para el ácido. Esta circulación elimina H+ de la mucosa y también neutraliza H+ con HCO-3 y proteínas.

De ésta  forma , el pH de la luz gástrica es de 2,0; el pH de la superficie celular mucosa es 7,0, mientras que el pH de la sangre circulante es 7,4.

Las prostaglandinas desempeñan un papel crucial en la defensa de la mucosa. Los medicamentos antiinflamatorios no esteroideos (AINEs), que bloquean la síntesis de prostaglandinas, favorecen la lesión mucosa y la ulceración péptica. La forma como las prostaglandinas protegen a la mucosa gastroduodenal incluye  la secreción de moco, la estimulación de la secreción de bicarbonato y el mantenimiento del flujo sanguíneo durante los períodos de posible lesión.

 Secreción de pepsinógeno

 Recientes estudios han puesto en evidencia que las células mucosas del estómago secretan el pepsinógeno II, mientras que las células principales y posiblemente las células mucosas del cuello de las glándulas  oxínticas secretan el pepsinógeno I. De ésta forma el pepsinógeno  queda convertido en la luz gástrica en pepsina por la acción del ácido gástrico. La pepsina es importante al principio de la vida para la digestión de la leche, posteriormente su acción es sobre la carne y otras proteínas.

En el estómago  se produce una digestión relativamente escasa, aunque la liberación de péptidos y aminoácidos por la pepsina ayuda a desencadenar la liberación de otras hormonas digestivas importantes como la gastrina y la colecistoquinina. Existe una fase cefálica y otra gástrica en la secreción de pepsinógeno y el principal estímulo es de tipo colinérgico.

 Secreción del factor intrínseco

 El factor intrínseco es una glucoproteína cuyo papel principal es facilitar la absorción de la cobalamina  (vitamina B-12).

La cobalamina, cuando es extraída de los alimentos (proteínas) por acción del ácido y la pepsina, se combina inicialmente con proteínas  presentes en la saliva. Sólo en el ambiente alcalino del duodeno, donde estas proteínas son hidrolizadas por las enzimas pancreáticas, la cobalamina se combina preferentemente con el factor intrínseco.

De ésta forma el complejo cobalamina-factor intrínseco pasa a través del intestino hacia el íleon, donde la vitamina es absorbida de forma activa.

Los trastornos en la absorción de la cobalamina  pueden suceder  por deficiencia del factor intrínseco, insuficiencia pancreática exocrina, sobrecrecimiento bacteriano en el intestino delgado secundario a una aclorhidria o a una enfermedad ileal.

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