Tracto gastrointestinal

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El tracto gastrointestinal (o tracto digestivo) es el tracto o pasaje del sistema digestivo que va desde la boca hasta el ano. El tracto GI contiene todos los órganos principales del sistema digestivo, en humanos y otros animales, incluidos el esófago, el estómago y los intestinos. Los alimentos que se ingieren por la boca se digieren para extraer nutrientes y absorber energía, y los desechos se expulsan por el ano en forma de heces. Gastrointestinal es un adjetivo que significa o pertenece al estómago y los intestinos.

La mayoría de los animales tienen un tracto digestivo "a través del intestino" o completo. Las excepciones son las más primitivas: las esponjas tienen pequeños poros (ostia) en todo el cuerpo para la digestión y un poro dorsal más grande (osculum) para la excreción, las medusas peine tienen una boca ventral y poros anales dorsales, mientras que los cnidarios y los acelos tienen un solo poro para tanto la digestión como la excreción.

El tracto gastrointestinal humano consiste en el esófago, el estómago y los intestinos, y se divide en los tractos gastrointestinales superior e inferior. El tracto GI incluye todas las estructuras entre la boca y el ano, formando un pasaje continuo que incluye los principales órganos de la digestión, a saber, el estómago, el intestino delgado y el intestino grueso. El sistema digestivo humano completo está compuesto por el tracto gastrointestinal más los órganos accesorios de la digestión (la lengua, las glándulas salivales, el páncreas, el hígado y la vesícula biliar).El tracto también se puede dividir en intestino anterior, intestino medio e intestino posterior, lo que refleja el origen embriológico de cada segmento. Todo el tracto GI humano mide unos nueve metros (30 pies) de largo en la autopsia. Es considerablemente más corto en el cuerpo vivo porque los intestinos, que son tubos de tejido muscular liso, mantienen un tono muscular constante en un estado de tensión media, pero pueden relajarse en algunos lugares para permitir la distensión local y el peristaltismo.

El tracto gastrointestinal contiene la microbiota intestinal, con unas 4000 cepas diferentes de bacterias que tienen diversas funciones en el mantenimiento de la salud inmunológica y el metabolismo, y muchos otros microorganismos. Las células del tracto GI liberan hormonas para ayudar a regular el proceso digestivo. Estas hormonas digestivas, incluidas la gastrina, la secretina, la colecistoquinina y la grelina, están mediadas por mecanismos intracrinos o autocrinos, lo que indica que las células que liberan estas hormonas son estructuras conservadas a lo largo de la evolución.

Tracto gastrointestinal humano

Estructura

La estructura y la función pueden describirse como anatomía macroscópica y como anatomía o histología microscópica. El tracto en sí se divide en tracto superior e inferior, y los intestinos delgado y grueso.

Tracto gastrointestinal superior

El tracto gastrointestinal superior consta de la boca, la faringe, el esófago, el estómago y el duodeno. La demarcación exacta entre los tractos superior e inferior es el músculo suspensorio del duodeno. Esto diferencia los bordes embrionarios entre el intestino anterior y el intestino medio, y también es la división comúnmente utilizada por los médicos para describir el sangrado gastrointestinal como de origen "superior" o "inferior". Tras la disección, el duodeno puede parecer un órgano unificado, pero está dividido en cuatro segmentos según la función, la ubicación y la anatomía interna. Los cuatro segmentos del duodeno son los siguientes (comenzando en el estómago y avanzando hacia el yeyuno): bulbo, descendente, horizontal y ascendente. El músculo suspensorio une el borde superior del duodeno ascendente al diafragma.

El músculo suspensorio es un hito anatómico importante que muestra la división formal entre el duodeno y el yeyuno, la primera y la segunda parte del intestino delgado, respectivamente. Este es un músculo delgado que se deriva del mesodermo embrionario.

Tracto gastrointestinal inferior

El tracto gastrointestinal inferior incluye la mayor parte del intestino delgado y todo el intestino grueso. En anatomía humana, el intestino (intestino, o tripa. Griego: éntera) es el segmento del tracto gastrointestinal que se extiende desde el esfínter pilórico del estómago hasta el ano y como en otros mamíferos, consta de dos segmentos, el intestino delgado y el intestino grueso. En los seres humanos, el intestino delgado se subdivide en duodeno, yeyuno e íleon, mientras que el intestino grueso se subdivide en ciego, colon ascendente, transverso, descendente y sigmoide, recto y canal anal.

Intestino delgado

El intestino delgado comienza en el duodeno y es una estructura tubular, por lo general entre 6 y 7 m de largo. Su área mucosa en un ser humano adulto es de unos 30 m (320 pies cuadrados). La combinación de los pliegues circulares, las vellosidades y las microvellosidades aumenta el área de absorción de la mucosa alrededor de 600 veces, lo que hace un área total de alrededor de 250 m (2700 pies cuadrados) para todo el intestino delgado. Su función principal es absorber los productos de la digestión (incluidos carbohidratos, proteínas, lípidos y vitaminas) en el torrente sanguíneo. Hay tres grandes divisiones:

  1. Duodeno: una estructura corta (alrededor de 20 a 25 cm de largo) que recibe quimo del estómago, junto con jugo pancreático que contiene enzimas digestivas y bilis de la vesícula biliar. Las enzimas digestivas descomponen las proteínas y la bilis emulsiona las grasas en micelas. El duodeno contiene glándulas de Brunner que producen una secreción alcalina rica en moco que contiene bicarbonato. Estas secreciones, en combinación con el bicarbonato del páncreas, neutralizan los ácidos del estómago contenidos en el quimo.
  2. Yeyuno: Esta es la sección media del intestino delgado, que conecta el duodeno con el íleon. Mide aproximadamente 2,5 m (8,2 pies) de largo y contiene los pliegues circulares también conocidos como plicae circulares y vellosidades que aumentan su área de superficie. Los productos de la digestión (azúcares, aminoácidos y ácidos grasos) se absorben en el torrente sanguíneo aquí.
  3. Íleon: La sección final del intestino delgado. Mide unos 3 m de largo y contiene vellosidades similares al yeyuno. Absorbe principalmente vitamina B12 y ácidos biliares, así como cualquier otro nutriente restante.
Intestino grueso

El intestino grueso, también llamado colon, consta del ciego, el recto y el canal anal. También incluye el apéndice, que se adjunta al ciego. El colon se divide a su vez en:

  1. Ciego (primera porción del colon) y apéndice
  2. Colon ascendente (ascendente en la pared posterior del abdomen)
  3. Ángulo cólico derecho (porción flexionada del colon ascendente y transverso aparente al hígado)
  4. Colon transverso (que pasa por debajo del diafragma)
  5. Ángulo cólico izquierdo (porción flexionada del colon transverso y descendente aparente al bazo)
  6. Colon descendente (desciende por el lado izquierdo del abdomen)
  7. Colon sigmoide (un asa del colon más cercana al recto)
  8. Recto
  9. Canal anal

La función principal del intestino grueso es absorber agua y sales. El área de la mucosa del intestino grueso de un ser humano adulto es de unos 2 m (22 pies cuadrados).

Desarrollo

El intestino es una estructura derivada del endodermo. Aproximadamente en el decimosexto día del desarrollo humano, el embrión comienza a plegarse ventralmente (la superficie ventral del embrión se vuelve cóncava) en dos direcciones: los lados del embrión se pliegan uno sobre el otro y la cabeza y la cola se pliegan una hacia la otra. El resultado es que una parte del saco vitelino, una estructura revestida de endodermo en contacto con la cara ventral del embrión, comienza a ser arrancada para convertirse en el intestino primitivo. El saco vitelino permanece conectado al tubo intestinal a través del conducto vitelino. Por lo general, esta estructura retrocede durante el desarrollo; en los casos en que no lo hace, se conoce como divertículo de Meckel.

Durante la vida fetal, el intestino primitivo se modela gradualmente en tres segmentos: intestino anterior, intestino medio e intestino posterior. Aunque estos términos se usan a menudo en referencia a segmentos del intestino primitivo, también se usan regularmente para describir regiones del intestino definitivo.

Cada segmento del intestino se especifica aún más y da lugar a estructuras intestinales y relacionadas con el intestino específicas en el desarrollo posterior. Los componentes derivados del intestino propiamente dicho, incluidos el estómago y el colon, se desarrollan como hinchazones o dilataciones en las células del intestino primitivo. Por el contrario, los derivados relacionados con el intestino, es decir, aquellas estructuras que se derivan del intestino primitivo pero que no son parte del intestino propiamente dicho, en general, se desarrollan como evaginaciones del intestino primitivo. Los vasos sanguíneos que irrigan estas estructuras permanecen constantes a lo largo del desarrollo.

Parteparte en adultoDa lugar aSuministro arterial
intestino anterioresófago a las 2 primeras secciones del duodenoEsófago, estómago, duodeno (primera y segunda partes), hígado, vesícula biliar, páncreas, porción superior del páncreas(tenga en cuenta que, aunque el bazo es irrigado por el tronco celíaco, se deriva del mesenterio dorsal y, por lo tanto, no es un derivado del intestino anterior)tronco celíaco
intestino medioduodeno inferior, a los primeros dos tercios del colon transversoduodeno inferior, yeyuno, íleon, ciego, apéndice, colon ascendente y los primeros dos tercios del colon transversoramas de la arteria mesentérica superior
intestino posteriorúltimo tercio del colon transverso, hasta la parte superior del canal analúltimo tercio del colon transverso, colon descendente, recto y parte superior del canal analramas de la arteria mesentérica inferior

Histología

El tracto gastrointestinal tiene una forma de histología general con algunas diferencias que reflejan la especialización en anatomía funcional. El tracto GI se puede dividir en cuatro capas concéntricas en el siguiente orden:

Mucosa

La mucosa es la capa más interna del tracto gastrointestinal. La mucosa rodea la luz, o espacio abierto dentro del tubo. Esta capa entra en contacto directo con los alimentos digeridos (quimo). La mucosa está formada por:

Las mucosas están altamente especializadas en cada órgano del tracto gastrointestinal para hacer frente a las diferentes condiciones. La mayor variación se observa en el epitelio.

Submucosa

La submucosa consta de una densa capa irregular de tejido conjuntivo con grandes vasos sanguíneos, linfáticos y nervios que se ramifican en la mucosa y la muscular externa. Contiene el plexo submucoso, un plexo nervioso entérico, situado en la superficie interna de la muscularis externa.

Capa muscular

La capa muscular consta de una capa circular interna y una capa externa longitudinal. La capa circular evita que los alimentos viajen hacia atrás y la capa longitudinal acorta el trayecto. Las capas no son verdaderamente longitudinales o circulares, sino que las capas de músculo son helicoidales con diferentes pasos. El circular interior es helicoidal con un paso pronunciado y el longitudinal exterior es helicoidal con un paso mucho más superficial. Si bien la capa muscular externa es similar en todo el tracto gastrointestinal, una excepción es el estómago, que tiene una capa muscular oblicua interna adicional para ayudar a triturar y mezclar los alimentos. La capa muscular externa del estómago está compuesta por una capa oblicua interna, una capa circular media y una capa longitudinal externa.

Entre las capas musculares circular y longitudinal se encuentra el plexo mientérico. Esto controla el peristaltismo. La actividad es iniciada por las células marcapasos (células intersticiales mientéricas de Cajal). El intestino tiene actividad peristáltica intrínseca (ritmo eléctrico basal) debido a su sistema nervioso entérico autónomo. La frecuencia puede ser modulada por el resto del sistema nervioso autónomo.

Las contracciones coordinadas de estas capas se denominan peristaltismo e impulsan el alimento a través del tracto. La comida en el tracto gastrointestinal se llama bolo (bola de comida) desde la boca hasta el estómago. Después del estómago, la comida se digiere parcialmente y es semilíquida, y se denomina quimo. En el intestino grueso, la sustancia semisólida restante se denomina heces.

Adventicia y serosa

La capa más externa del tracto gastrointestinal consta de varias capas de tejido conectivo.

Las partes intraperitoneales del tracto GI están cubiertas de serosa. Estos incluyen la mayor parte del estómago, la primera parte del duodeno, todo el intestino delgado, el ciego y el apéndice, el colon transverso, el colon sigmoide y el recto. En estas secciones del intestino, existe un límite claro entre el intestino y el tejido circundante. Estas partes del tracto tienen un mesenterio.

Las partes retroperitoneales están cubiertas con adventicia. Se mezclan con el tejido circundante y se fijan en su posición. Por ejemplo, la sección retroperitoneal del duodeno suele pasar por el plano transpilórico. Estos incluyen el esófago, el píloro del estómago, el duodeno distal, el colon ascendente, el colon descendente y el canal anal. Además, la cavidad oral tiene adventicia.

Expresión de genes y proteínas

Aproximadamente 20.000 genes que codifican proteínas se expresan en células humanas y el 75% de estos genes se expresan en al menos una de las diferentes partes del sistema de órganos digestivos. Más de 600 de estos genes se expresan más específicamente en una o más partes del tracto gastrointestinal y las proteínas correspondientes tienen funciones relacionadas con la digestión de los alimentos y la absorción de nutrientes. Ejemplos de proteínas específicas con tales funciones son el pepsinógeno PGC y la lipasa LIPF, expresados ​​en las células principales, y la ATPasa ATP4A gástrica y el factor intrínseco gástrico GIF, expresados ​​en las células parietales de la mucosa del estómago. Las proteínas específicas expresadas en el estómago y el duodeno involucradas en la defensa incluyen proteínas de mucina, como la mucina 6 y la intelectina-1.

Tiempo tomado

El tiempo que tardan los alimentos en transitar por el tracto gastrointestinal varía según múltiples factores, como la edad, el origen étnico y el género. Se han utilizado varias técnicas para medir el tiempo de tránsito, incluida la radiografía después de una comida marcada con bario, el análisis de hidrógeno en el aliento y el análisis gammagráfico después de una comida marcada radiactivamente. El 50% del contenido tarda de 2,5 a 3 horas en salir del estómago. La velocidad de digestión también depende del material que se digiere, ya que la composición de alimentos de la misma comida puede salir del estómago a diferentes velocidades. El vaciamiento total del estómago toma alrededor de 4 a 5 horas y el tránsito a través del colon toma de 30 a 50 horas.

Función inmune

El tracto gastrointestinal forma una parte importante del sistema inmunológico.

Barrera inmune

Se estima que la superficie del tracto digestivo es de unos 32 metros cuadrados, o aproximadamente la mitad de una cancha de bádminton. Con una exposición tan grande (más de tres veces mayor que la superficie expuesta de la piel), estos componentes inmunitarios funcionan para evitar que los patógenos entren en los sistemas circulatorios de la sangre y la linfa. Componentes fundamentales de esta protección son proporcionados por la barrera de la mucosa intestinal, la cual está compuesta por elementos físicos, bioquímicos e inmunológicos elaborados por la mucosa intestinal. Los microorganismos también se mantienen a raya gracias a un extenso sistema inmunitario que comprende el tejido linfoide asociado al intestino (GALT)

Hay factores adicionales que contribuyen a la protección contra la invasión de patógenos. Por ejemplo, el pH bajo (que oscila entre 1 y 4) del estómago es fatal para muchos microorganismos que entran en él. De manera similar, la mucosidad (que contiene anticuerpos IgA) neutraliza muchos microorganismos patógenos. Otros factores en la contribución del tracto GI a la función inmunológica incluyen enzimas secretadas en la saliva y la bilis.

Homeostasis del sistema inmunológico

Las bacterias beneficiosas también pueden contribuir a la homeostasis del sistema inmunitario gastrointestinal. Por ejemplo, Clostridia, uno de los grupos bacterianos más predominantes en el tracto GI, desempeña un papel importante al influir en la dinámica del sistema inmunitario del intestino. Se ha demostrado que la ingesta de una dieta alta en fibra podría ser responsable de la inducción de células T reguladoras (Tregs). Esto se debe a la producción de ácidos grasos de cadena corta durante la fermentación de nutrientes de origen vegetal como el butirato y el propionato. Básicamente, el butirato induce la diferenciación de las células Treg al mejorar la acetilación de la histona H3 en el promotor y conserva las regiones de la secuencia no codificante del locus FOXP3, regulando así las células T, lo que resulta en la reducción de la respuesta inflamatoria y las alergias.

Microbiota intestinal

El intestino grueso alberga varios tipos de bacterias que pueden lidiar con moléculas que el cuerpo humano no puede descomponer de otra manera. Este es un ejemplo de simbiosis. Estas bacterias también son responsables de la producción de gases en la interfaz huésped-patógeno dentro del intestino (este gas se libera en forma de flatulencia cuando se elimina por el ano). Sin embargo, el intestino grueso se ocupa principalmente de la absorción de agua del material digerido (que está regulado por el hipotálamo) y la reabsorción de sodio, así como de cualquier nutriente que pueda haber escapado a la digestión primaria en el íleon.

Las bacterias intestinales de la flora intestinal que mejoran la salud sirven para prevenir el crecimiento excesivo de bacterias potencialmente dañinas en el intestino. Estos dos tipos de bacterias compiten por el espacio y el "alimento", ya que existen recursos limitados dentro del tracto intestinal. Una proporción de 80 a 85 % beneficiosa a 15 a 20 % de bacterias potencialmente dañinas generalmente se considera normal dentro de los intestinos y mantiene la homeostasis. Una mala proporción de bacterias potencialmente dañinas puede alterar este equilibrio y causar disbiosis.

Desintoxicación y metabolismo de fármacos.

Las enzimas como CYP3A4, junto con las actividades antiportadoras, también son fundamentales en el papel del intestino en el metabolismo de fármacos en la desintoxicación de antígenos y xenobióticos.

Significación clínica

Enfermedades

Hay muchas enfermedades y condiciones que pueden afectar el sistema gastrointestinal, incluyendo infecciones, inflamación y cáncer.

Varios patógenos, como las bacterias que causan enfermedades transmitidas por los alimentos, pueden inducir gastroenteritis, que resulta de la inflamación del estómago y el intestino delgado. Los antibióticos para tratar tales infecciones bacterianas pueden disminuir la diversidad de microbiomas del tracto gastrointestinal y habilitar aún más los mediadores inflamatorios. La gastroenteritis es la enfermedad más común del tracto GI.

La enfermedad diverticular es una condición que es muy común en las personas mayores en los países industrializados. Por lo general, afecta el intestino grueso, pero se sabe que también afecta el intestino delgado. La diverticulosis ocurre cuando se forman bolsas en la pared intestinal. Una vez que las bolsas se inflaman, se conoce como diverticulitis.

La enfermedad inflamatoria intestinal es una afección inflamatoria que afecta las paredes del intestino e incluye los subtipos de la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. Mientras que la enfermedad de Crohn puede afectar todo el tracto gastrointestinal, la colitis ulcerosa se limita al intestino grueso. La enfermedad de Crohn es ampliamente considerada como una enfermedad autoinmune. Aunque la colitis ulcerosa a menudo se trata como si fuera una enfermedad autoinmune, no hay consenso de que realmente lo sea.

Trastornos gastrointestinales funcionales, el más común de los cuales es el síndrome del intestino irritable. El estreñimiento funcional y el dolor abdominal funcional crónico son otros trastornos funcionales del intestino que tienen causas fisiológicas pero no tienen patologías estructurales, químicas o infecciosas identificables.

Síntomas

Varios síntomas se utilizan para indicar problemas con el tracto gastrointestinal:

Tratamiento

La cirugía gastrointestinal a menudo se puede realizar de forma ambulatoria. En los Estados Unidos en 2012, las operaciones en el sistema digestivo representaron 3 de los 25 procedimientos quirúrgicos ambulatorios más comunes y constituyeron el 9,1 por ciento de todas las cirugías ambulatorias ambulatorias.

Imágenes

Varios métodos de obtención de imágenes del tracto gastrointestinal incluyen la serie gastrointestinal superior e inferior:

Otras enfermedades relacionadas

Usos de las tripas de animales

Los intestinos de animales distintos de los humanos se utilizan de varias maneras. De cada especie de ganado que es fuente de leche, se obtiene un cuajo correspondiente de los intestinos de los terneros alimentados con leche. Se comen intestinos de cerdo y ternera, y los intestinos de cerdo se utilizan como tripas para salchichas. Los intestinos de ternera suministran fosfatasa alcalina intestinal de ternera (CIP) y se utilizan para hacer la piel de goldbeater. Otros usos son:

Otros animales

Muchas aves y otros animales tienen un estómago especializado en el tracto digestivo llamado molleja que se utiliza para triturar los alimentos.

Otra característica que no se encuentra en el ser humano pero sí en una variedad de otros animales es el buche. En las aves, esto se encuentra como una bolsa junto al esófago.

La mayoría de los vertebrados, incluidos los peces, los anfibios, las aves, los reptiles y los mamíferos que ponen huevos, tienen una gran diferencia en su tracto gastrointestinal, ya que termina en una cloaca y no en un ano, ya que fusiona el sistema urinario con el poro genitoanal. Therians (la mayoría / otros mamíferos, incluidos los humanos) separaron su ano de su abertura urogenital para ambos sexos, y el subgrupo de placentarios luego separó sus aberturas urinaria y genital por una pequeña distancia, esta vez solo en las hembras.

En 2020, se descubrió el tracto digestivo fósil más antiguo conocido, de un organismo parecido a un gusano extinto en Cloudinidae; vivió durante el período Ediacarano tardío hace unos 550 millones de años.

Se cree que un intestino pasante (uno con boca y ano) evolucionó dentro del clado de nefrozoos de Bilateria, después de que su orificio ventral ancestral (único, como en cnidarios y acelos; reevolucionado en nefrozoos como platelmintos) se estirara anteroposteriormente., antes de que la parte media del tramo se estrechara y cerrara por completo, quedando un orificio anterior (boca) y un orificio posterior (ano más abertura genital). Un intestino estirado sin la parte media cerrada está presente en otra rama de los bilaterales, los extintos proarticulados. Se considera que esto y el desarrollo anfistómico (cuando tanto la boca como el ano se desarrollan a partir del estiramiento del intestino en el embrión) presente en algunos nefrozoos (p. ej., lombrices intestinales) respaldan esta hipótesis.