Digestión y absorción intestinal de los nutrientes

Digestión y absorción intestinal de los nutrientes

Martín Gotteland, PhD.

El epitelio intestinal funciona como una barrera selectiva que permite la absorción de nutrientes, agua y electrolitos mientras que impide el acceso al compartimento sistémico de microorganismos, toxinas, y antígenos potencialmente dañinos presentes en el lumen. La permeabilidad del epitelio está determinada principalmente por la presencia de uniones estrechas (UE) que unen las células epiteliales entre sí a nivel apical y delimitan las membranas apical y basolateral. La presencia de UE permite la distribución asimétrica de los electrolitos y la generación de una diferencia de potencial entre ambos lados del epitelio. Este fenómeno se ve reforzado por la presencia de la Na+/K+‐ATPasa en la membrana basolateral, que bombea el Na+ intracelular hacia el espacio intercelular, intercambiándolo por K+ y generando un gradiente de concentración de sodio que constituye la principal fuerza electromotriz utilizada por muchos sistemas de transporte activo secundario de nutrientes.

1‐ Absorción de agua y electrólitos

Los fenómenos de absorción de agua y electrolitos ocurren a nivel de las vellosidades del epitelio mientras que los de secreción se realizan a nivel de las criptas. El agua sigue en forma pasiva los movimientos de los electrolitos a través del epitelio y el transporte de electrolitos es globalmente electroneutro, es decir sin transferencia neta de cargas eléctricas. Se estima que 6 a 10 litros de agua pasan diariamente por el tubo digestivo (TD); alrededor de 1,5L son aportados por los alimentos mientras que 4,5 a 8,5L provienen de las secreciones digestivas. La mayor parte de esta agua es (re)absorbida por el TD de tal manera que sólo ~0,1L/d se elimina por las deposiciones. El duodeno es el más eficiente en cuanto a reabsorber agua (~3L/d) mientras que el yeyuno reabsorbe 1 a 2L y el íleon y el colon alrededor de 1L cada uno. La capacidad máxima de reabsorción del TD es sin embargo mucho mayor, ya que puede alcanzar los 18L/d de los cuales 5 a 6L lo son por el colon, fenómeno que es de particular importancia en el caso de las diarreas profusas. Las concentraciones intraluminales de Na+ y de K+ tienden a equilibrase rápidamente con sus concentraciones plasmáticas, siendo las cantidades de agua transportadas a través del epitelio proporcionales a las concentraciones iniciales de estos iones en el lumen. La regulación de la osmolaridad intraluminal se realiza principalmente a nivel duodenal gracias a que el epitelio de este segmento intestinal es más permeable.

a‐ Transporte de sodio y potasio

La dieta aporta unos 150 mEq/d de Na+ y las secreciones digestivas alrededor de 600 mEq/d. La concentración de Na+ en el lumen del TD varía desde 145 mEq en el duodenoa 40 mEq en el colon (~5 mEq en las deposiciones). En el período postprandial el Na+ entra al enterocito por difusión pasiva, gracias al gradiente de concentración favorable entre ambos compartimentos. Existen además otros mecanismos de absorción que implican el cotransporte de Na+ con moléculas orgánicas y también utilizan el gradiente de Na+ como fuerza electromotriz; estos mecanismos están presentes a nivel duodeno‐yeyunal y son particularmente activos en el período postprandial, permitiendo la absorción de glucosa, galactosa y aminoácidos liberados por los procesos digestivos. El más conocido es el cotransportador glucosa‐Na+ (SGLT‐1), que permite la entrada de glucosa al enterocito contra el gradiente de concentración. SGLT‐1 permanece funcional durante los episodios de diarrea y representa la base fisiológica del uso clínico de las soluciones de rehidratación oral. Existen también transportes activos de sodio acoplados con vitamina C (en el yeyuno e íleon), sales biliares (en el íleon) y ácidos grasos volátiles, en particular butirato, en el colon derecho. La absorción electroneutra de NaCl resulta del acoplamiento de dos intercambiadores (antiport): uno (NHE3) permite la entrada de Na+ al enterocito, intercambiándolo por H+ y el segundo (DRA) intercambia un Cl‐ (que entra a la célula) por un HCO3‐ (que sale hacia el lumen). Este mecanismo ocurre en la parte distal del intestino y constituye la mayor vía de absorción de Na+ en los períodos interprandiales. Existe además un canal de sodio (ENaC) en el epitelio del colon izquierdo que permite la absorción de Na+; ENaC es estimulado por la aldosterona, lo que sugiere la importancia de este canal en la regulación de la volemia y de la presión arterial.[pic 1]

El intestino delgado secreta K+ hacia el lumen debido a que la concentración de este catión en el enterocito es elevada (~160 mEq/L). El colon proximal también secreta K+ hacia el lumen a través de canales presentes en la membrana apical, pero este fenómeno se contrarresta en el colon distal por una K+/H+‐ATPasa que reabsorbe activamente este catión. El K+ es el catión predominante en las deposiciones (~10 mEq/d) y en casos de diarrea secretora, su excreción fecal puede aumentar debido a la estimulación de su secreción activa, con riesgo de hipokalemia.

b‐ Transporte de cloro y bicarbonato

El cloro atraviesa el epitelio siguiendo al Na+ en forma pasiva para mantener la electroneutralidad. El bicarbonato (H2CO3) presente en el lumen se absorbe en forma indirecta: se combina con los protones expulsados desde el enterocito por el intercambiador Na+/H+, presente en la membrana apical, formando ácido carbónico gracias a la acción de la

anhidrasa carbónica. El H2CO3 producido se disocia en agua y CO2, el cual difunde al interior de la célula y pasa a la sangre antes de ser eliminado en el aire espirado a nivel pulmonar. A nivel distal del intestino, los niveles de bicarbonato y cloro varían en forma opuesta debido a la existencia de un intercambiador HCO ‐/Cl‐ que secreta bicarbonato intercambiándolo por cloro. Este fenómeno permite rescatar cloro y mantener constante el pH intracelular. Finalmente, el cloro y el bicarbonato alcanzan concentraciones similares a nivel ileal, cercanos a 60 mEq/L. A nivel colónico, la absorción de Na+ y Cl‐ se mantiene paralelamente a la secreción de HCO3‐ y K+. La diarrea puede aumentar las pérdidas de bicarbonato, aumentando el riesgo de acidosis metabólica.[pic 2]

La secreción de cloro involucra, en la membrana basolateral de las células de las criptas, un cotransportador electroneutro que transporta un Na+ y un K+ junto a dos Cl‐ al enterocito desde el compartimiento sistémico, la Na+K+‐ATPasa y un canal de K+ que permite que este catión salga del enterocito. En la membrana apical están presentes el canal CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) y otros canales tales como CaCC y ClC que permiten la salida de cloro hacia el lumen. Diversas mutaciones del gen del CFTR han sido descritas en los sujetos con fibrosis quística, que afectan este proceso. La secreción de cloro hacia el lumen es regulada por el aumento de los niveles intracelulares de AMPc, GMPc o de calcio y la subsecuente activación de proteínas quinasas que fosforilan el canal de cloro, provocando su apertura. La estimulación excesiva de estos mecanismos, en caso de inflamación o de infección (V. cholera, rotavirus), puede resultar en la aparición de diarrea secretora.

c‐ Transporte intestinal de agua

El agua difunde hacia o desde el lumen para mantener el contenido intraluminal isoosmolar respecto al plasma. La absorción de agua en el intestino proximal se hace en forma isotónica, principalmente por la vía paracelular. El NaCl se acumula en el compartimiento intercelular, estimulando el paso de agua hacia este compartimento. Este fenómeno provoca el incremento de la presión hidrostática en este compartimiento a tal punto que finalmente permite el paso de la solución de NaCl a través de la membrana basal hacia la circulación. Canales específicos denominados acuaporinas (AQP) también permiten el movimiento transcelular de agua. Las AQP están implicadas en la absorción hipertónica de agua a través de las células de las criptas en el colon. Algunas AQP están presentes en vesículas intracelulares; el aumento de los niveles intracelulares de AMPc o de Ca++ inducido por estímulos externos activa su inserción en la membrana apical y/o basolateral de la célula epitelial, permitiendo la absorción o secreción transcelular de agua.

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