Fluido intestinal y absorción de electrolitos
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Sebastián Lavanderos B. 2do. Medicina UDP 1 FLUIDO INTESTINAL Y ABSORCIÓN DE ELECTROLITOS ANATOMÍA FUNCIONAL DE LOS INTESTINOS El intestino grueso y el delgado tienen muchas similitudes en su estructura y función. Sin embargo, existe heterogeneidad incluso entre segmentos (íleon vs. yeyuno) o áreas mucosales (vellosidades vs. criptas). La estructura básica del intestino consiste en un cilindro hueco con células epiteliales columnares limitando el lumen, capas circulares y longitudinales de músculo liso en la pared y elementos endocrinos y neurales, que regulan el transporte epitelial y la actividad motora. El intestino propulsa sus contenidos en dirección caudal mientras le remueve (absorción) o secreta cosas. TANTO EL INTESTINO DELGADO COMO EL GRUESO ABSORBEN Y SECRETAN FLUIDOS Y ELECTROLITOS, PERO SÓLO EL DELGADO ABSORBE NUTRIENTES Entre los mamíferos, la absorción de nutrientes de la dieta sólo ocurre en el intestino delgado. En el periodo neonatal ocurre también algo en el grueso. El intestino delgado absorbe las cosas que no son electrolitos después de ser digeridas por enzimas del lumen y borde intestinal. En contraste, tanto el intestino delgado como el grueso absorben fluidos y electrolitos por distintos mecanismos, que pueden variar entre intestinos. Otra función del epitelio intestinal es la secreción, que se puede considerar como un mecanismo adaptativo de defensa contra agentes bacterianos o toxinas, que genera al inducir una respuesta secretora también una motora que propaga los contenidos luminales en dirección caudal para diluir y eliminar la toxina. Los mecanismos celulares de secreción de electrolitos en el intestino delgado y el colon son similares si no idénticos. EL INTESTINO DELGADO TIENE UNA ORGANIZACIÓN CON CRIPTAS Y VELLOSIDADES, MIENTRAS QUE EL COLON TIENE CÉLULAS EPITELIALES DE SUPERFICIE CON CRIPTAS INTERCALADAS El intestino delgado tiene vellosidades, que son proyecciones, como dedos, hacia el lumen, rodeadas por las aperturas de estructuras glandulares llamadas las criptas de Lieberkühn. Tanto las vellosidades como las criptas están cubiertas de células epiteliales columnares. Las células que revisten las vellosidades son las que absorben nutrientes y electrolitos, mientras que las de la cripta secretan. El colon no tiene vellosidades, en cambio tiene células epiteliales de superficie y entre ellas numerosas aperturas de criptas colónicas, similares en estructura y función a las del intestino delgado. Las células epiteliales de superficie absorben electrolitos, mientras que las células colónicas glandulares secretan iones. La mucosa intestinal es dinámica, se está constantemente cambiando, vía proliferación y migración celular, en periodos de ~48 a 96 horas. La proliferación celular ocurre en la base de la cripta, donde hay células madres (progenitoras), que son las que se diferencian. La tasa de migración celular baja en periodos de hambruna, mientras que sube cuando nos alimentamos y en la lactancia, así como después de resecciones intestinales. EL ÁREA DE SUPERFICIE DEL INTESTINO DELGADO ES AMPLIFICADO POR PLIEGUES, VELLOSIDADES Y MICROVELLOSIDADES; ESTO SE OBSERVA MENOS EN EL COLON Existen estructuras que amplifican la función intestinal amplificando su área de superficie. Estas existen en 3 niveles. En el intestino delgado, el primer nivel son los pliegues de Kerckring (macroscópicos). El segundo nivel son las vellosidades y criptas microscópicas, y el tercero son las microvellosidades submicroscópicas. Esto aumenta el área unas 600 veces, a ~200 m 2 . La superficie colónica también aumenta, pero menos, porque el colon no tiene vellosidades. Esto hace que aumente a ~25 m 2 . VISIÓN GENERAL DEL MOVIMIENTO DE FLUIDO Y ELECTROLITOS EN LOS INTESTINOS EL INTESTINO DELGADO ABSORBE ~6,5 L/DÍA DE UNA CARGA DE ~8,5 L/DÍA QUE SE LE PRESENTA, Y EL COLON ABSORBE ~1,9 L/DÍA El contenido de fluidos de una dieta promedio es de 1,5 a 2,5 L/día, sin embargo, al Intestino Delgado se le presentan 8 a 9 L/día de fluidos. Esta diferencia se debe a las secreciones salivales, gástricas, pancreáticas, biliares y del intestino delgado mismo. De la misma manera, la cantidad total de electrolitos que entran al lumen del Intestino Delgado vienen de la dieta y de las secreciones endógenas. La absorción total de agua en el intestino delgado es de ~6,5 L/día. La absorción de Na + es de ~600mEq/día. La absorción máxima de fluido en el intestino delgado no se ha calculado pero se estima en 15 a 20 L/día. La absorción colónica de fluidos es la diferencia entre el flujo ileocecal (~2,o L/día) y el agua de las heces (~0,1 L/día), por lo tanto es de 1,9 L/día. La capacidad absortiva máxima del colon es de 4 a 5 L/día. EL INTESTINO DELGADO ABSORBE CANTIDADES NETAS DE AGUA, NA + , CL - Y K + , Y SECRETA HCO 3 - , MIENTRAS QUE EL COLON ABSORBE CANTIDADES NETAS DE AGUA, NA + Y CL - . Y SECRETA K + Y HCO 3 - El movimiento de iones ocurre desde el lumen hacia la sangre y desde la sangre hacia el lumen. El movimiento neto de iones entre el epitelio completo va a ser entonces la diferencia entre estos flujos unidireccionales. El transporte de fluidos y electrolitos en el intestino varía considerablemente en 2 ejes distintos. A lo largo del
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1
FLUIDO INTESTINAL Y ABSORCIÓN DE ELECTROLITOS
ANATOMÍA FUNCIONAL DE LOS INTESTINOS El intestino grueso y el delgado tienen muchas
similitudes en su estructura y función. Sin embargo,
existe heterogeneidad incluso entre segmentos (íleon vs.
yeyuno) o áreas mucosales (vellosidades vs. criptas).
La estructura básica del intestino consiste en un cilindro
hueco con células epiteliales columnares limitando el
lumen, capas circulares y longitudinales de músculo liso
en la pared y elementos endocrinos y neurales, que
regulan el transporte epitelial y la actividad motora. El
intestino propulsa sus contenidos en dirección caudal
mientras le remueve (absorción) o secreta cosas.
TANTO EL INTESTINO DELGADO COMO EL GRUESO
ABSORBEN Y SECRETAN FLUIDOS Y ELECTROLITOS, PERO
SÓLO EL DELGADO ABSORBE NUTRIENTES
Entre los mamíferos, la absorción de nutrientes de la
dieta sólo ocurre en el intestino delgado. En el periodo
neonatal ocurre también algo en el grueso. El intestino
delgado absorbe las cosas que no son electrolitos
después de ser digeridas por enzimas del lumen y borde
intestinal. En contraste, tanto el intestino delgado como
el grueso absorben fluidos y electrolitos por distintos
mecanismos, que pueden variar entre intestinos.
Otra función del epitelio intestinal es la secreción, que se
puede considerar como un mecanismo adaptativo de
defensa contra agentes bacterianos o toxinas, que
genera al inducir una respuesta secretora también una
motora que propaga los contenidos luminales en
dirección caudal para diluir y eliminar la toxina. Los
mecanismos celulares de secreción de electrolitos en el
intestino delgado y el colon son similares si no idénticos.
EL INTESTINO DELGADO TIENE UNA ORGANIZACIÓN CON
CRIPTAS Y VELLOSIDADES, MIENTRAS QUE EL COLON TIENE
CÉLULAS EPITELIALES DE SUPERFICIE CON CRIPTAS
INTERCALADAS
El intestino delgado tiene vellosidades, que son
proyecciones, como dedos, hacia el lumen, rodeadas por
las aperturas de estructuras glandulares llamadas las
criptas de Lieberkühn. Tanto las vellosidades como las
criptas están cubiertas de células epiteliales columnares.
Las células que revisten las vellosidades son las que
absorben nutrientes y electrolitos, mientras que las de la
cripta secretan.
El colon no tiene vellosidades, en cambio tiene células
epiteliales de superficie y entre ellas numerosas
aperturas de criptas colónicas, similares en estructura y
función a las del intestino delgado. Las células epiteliales
de superficie absorben electrolitos, mientras que las
células colónicas glandulares secretan iones.
La mucosa intestinal es dinámica, se está
constantemente cambiando, vía proliferación y
migración celular, en periodos de ~48 a 96 horas. La
proliferación celular ocurre en la base de la cripta, donde
hay células madres (progenitoras), que son las que se
diferencian. La tasa de migración celular baja en periodos
de hambruna, mientras que sube cuando nos
alimentamos y en la lactancia, así como después de
resecciones intestinales.
EL ÁREA DE SUPERFICIE DEL INTESTINO DELGADO ES
AMPLIFICADO POR PLIEGUES, VELLOSIDADES Y
MICROVELLOSIDADES; ESTO SE OBSERVA MENOS EN EL
COLON
Existen estructuras que amplifican la función intestinal
amplificando su área de superficie. Estas existen en 3
niveles. En el intestino delgado, el primer nivel son los
pliegues de Kerckring (macroscópicos). El segundo nivel
son las vellosidades y criptas microscópicas, y el tercero
son las microvellosidades submicroscópicas. Esto
aumenta el área unas 600 veces, a ~200 m2. La superficie
colónica también aumenta, pero menos, porque el colon
no tiene vellosidades. Esto hace que aumente a ~25 m2.
VISIÓN GENERAL DEL MOVIMIENTO DE FLUIDO Y
ELECTROLITOS EN LOS INTESTINOS
EL INTESTINO DELGADO ABSORBE ~6,5 L/DÍA DE UNA CARGA
DE ~8,5 L/DÍA QUE SE LE PRESENTA, Y EL COLON ABSORBE
~1,9 L/DÍA
El contenido de fluidos de una dieta promedio es de 1,5 a
2,5 L/día, sin embargo, al Intestino Delgado se le
presentan 8 a 9 L/día de fluidos. Esta diferencia se debe a
las secreciones salivales, gástricas, pancreáticas, biliares
y del intestino delgado mismo. De la misma manera, la
cantidad total de electrolitos que entran al lumen del
Intestino Delgado vienen de la dieta y de las secreciones
endógenas.
La absorción total de agua en el intestino delgado es de
~6,5 L/día. La absorción de Na+ es de ~600mEq/día. La
absorción máxima de fluido en el intestino delgado no se
ha calculado pero se estima en 15 a 20 L/día.
La absorción colónica de fluidos es la diferencia entre el
flujo ileocecal (~2,o L/día) y el agua de las heces (~0,1
L/día), por lo tanto es de 1,9 L/día. La capacidad absortiva
máxima del colon es de 4 a 5 L/día.
EL INTESTINO DELGADO ABSORBE CANTIDADES NETAS DE
AGUA, NA+, CL
- Y K+, Y SECRETA HCO3
-, MIENTRAS QUE EL
COLON ABSORBE CANTIDADES NETAS DE AGUA, NA+ Y CL
-. Y
SECRETA K+ Y HCO3
-
El movimiento de iones ocurre desde el lumen hacia la
sangre y desde la sangre hacia el lumen. El movimiento
neto de iones entre el epitelio completo va a ser
entonces la diferencia entre estos flujos unidireccionales.
El transporte de fluidos y electrolitos en el intestino varía
considerablemente en 2 ejes distintos. A lo largo del
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intestino (heterogeneidad segmentaria) y desde el fondo
de una cripta a la parte más alta de una vellosidad o
célula superficial (heterogeneidad cripta-vellosidad/supf).
Una comparación de 2 segmentos de intestino muestra
sus diferencias en función (ej. Duodeno vs. Íleon), lo que
refleja la heterogeneidad segmentaria de los procesos
de transporte iónico a lo largo del eje longitudinal del
intestino.
En un segmento intestinal, la heterogeneidad cripta-
vellosidad/superficie lleva a diferencias en la función de
transporte a lo largo del eje radial de la pared intestinal.
Finalmente, en una cripta, vellosidad o área pequeña del
epitelio de superficie colónico, las células individuales
pueden mostrar diferencias (heterogeneidad celular),
con mecanismos de transporte específicos para cada
célula.
El movimiento neto de iones en cada segmento va a ser
la suma de todos los eventos secretores y absortivos que
ocurran ahí. Estos pueden ser paracelulares o
transcelulares, y mediados por una célula caliciforme o
absortiva.
En condiciones normales, el intestino delgado absorbe
netamente agua, Na+, Cl- y K+, pero secreta neto HCO3-. La
absorción de fluidos es isosmótica aquí. En estado
postprandial, los procesos absortivos se estimulan. El
colon humano absorbe netamente agua, Na+ y Cl-, y
secreta neto K+ y HCO3-.
LOS INTESTINOS ABSORBEN Y SECRETAN SOLUTOS POR
MECANISMOS PASIVOS Y ACTIVOS
Las células epiteliales intestinales son polares, es decir,
tienen una membrana apical y una basolateral, que están
separadas la una de la otra por tight junctions. El
movimiento transepitelial de un soluto puede ser
absortivo o secretor. En cada caso, el movimiento puede
ser paracelular o transcelular. En el movimiento
paracelular, el soluto se puede pasivamente entre las
células epiteliales adyacentes, a través de las tight
junctions.
Toda la absorción transcelular de Na+ es mediada por la
bomba Na-K de la membrana basolateral, que mantiene
una [Na+]i relativamente baja y un potencial de
membrana intracelular negativo. Este gradiente de Na+
sirve como fuerza motriz para la entrada de Na+ a través
de la membrana apical (luminal), mediado por canales de
Na+ o transportadores de Na+ acoplados a algo. La célula
epitelial puede usar este gradiente también para
energizar otros procesos de transporte en la membrana
apical o basolateral.
EL MOVIMIENTO INTESTINAL DE FLUIDOS SIEMPRE ESTÁ
ACOPLADO AL MOVIMIENTO DE SOLUTOS, MIENTRAS QUE EL
MOVIMIENTO DE SOLUTOS PUEDE ESTAR ACOPLADO AL DE
FLUIDOS POR “ARRASTRE DE SOLVENTES”
El movimiento de fluidos siempre está acoplado al
movimiento activo de solutos. El movimiento de agua
ocurre más por vías paracelulares que por transcelulares.
El movimiento de solutos es la fuerza motriz para el
movimiento de fluidos, sin embargo, la misma afirmación
al revés también puede ser cierta: el movimiento de
solutos también puede estar acoplado al movimiento de
fluidos, lo que se conoce como arrastre de solventes.
Este es responsable de una fracción significativa de la
absorción de Na+ y urea en el yeyuno humano. El arrastre
de solventes siempre ocurre por vía paracelular, y
depende de las propiedades de permeabilidad de las
tight junctions.
LA RESISTENCIA DE LAS TIGHT JUNCTIONS DETERMINA
PRINCIPALMENTE LA RESISTENCIA TRANSEPITELIAL DEL
EPITELIO INTESTINAL
La permeabilidad epitelial es función inversa de la
resistencia transepitelial. Esta está determinada por la
resistencia celular y paracelular, que se encuentran en
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paralelo. La resistencia paracelular es mucho más baja
que la transcelular, entonces, la resistencia mucosal total
depende de la resistencia paracelular, que depende a su
vez de las propiedades de las tight junctions, entonces, la
permeabilidad intestinal es esencialmente función de la
estructura de las tight junctions. En general, la resistencia
aumenta a medida que nos alejamos de la boca, y hay
evidencia que sugiere que la permeabilidad de las tight
junctions en la cripta es mayor que en las vellosidades.
MECANISMOS CELULARES DE ABSORCIÓN DE NA+
Tanto el intestino delgado como el grueso absorben
grandes cantidades de Na+ y Cl- diariamente, pero por
mecanismos distintos. Las células epiteliales de las
vellosidades en el intestino delgado y las células
epiteliales de superficie en el colon absorben la mayoría
del Na+. Esta absorción es resultado de mecanismos de
transporte apicales y basolaterales. La bomba Na-K
siempre es responsable de mover Na+ de la célula hacia la
sangre. En relación a esto, entonces, la fuerza motriz
para la entrada apical de Na+ será siempre aportada por
la bomba Na-K, a través del gradiente electroquímico que
genera.
EL COTRANSPORTE NA/GLUCOSA Y NA/AMINOÁCIDO EN EL
INTESTINO DELGADO ES EL MECANISMO PRINCIPAL PARA LA
ABSORCIÓN POSTPRANDIAL DE NA+
En el intestino delgado ocurre absorción de nutrientes
acoplada a Na+. También ocurre en el colon de los recién
nacidos, pero esta desaparece en el periodo neonatal. La
absorción de Glucosa y Aminoácidos acoplada a Na+
ocurre sólo en las células epiteliales de las vellosidades y
no en las células epiteliales de la cripta. Esta es la vía
principal para la absorción de Na+ postprandial, pero no
en el periodo interdigestivo (no hay Glucosa ni AÁ).
Estos mecanismos de transporte están mediados por
proteínas de transporte apicales específicas. El de
glucosa por el cotransportador Na/glucosa SGLT1 y el de
aminoácidos por varios cotransportadores Na/AÁ. Estos
son ejemplos de transporte activo secundario, y además
son electrogénicos, ya que el transporte total de Na+
(más ingreso de Na+ hace que salga más Na+ por la
bomba Na-K) hace que el VTE en el lumen sea más
negativo, lo que luego proveerá la fuerza motriz para el
transporte de Cl-.
EL TRANSPORTE NA-H ELECTRONEUTRO EN EL DUODENO Y
YEYUNO ES RESPONSABLE DE LA ABSORCIÓN DE NA+
ESTIMULADA POR LA ALCALINIDAD LUMINAL
El HCO3- luminal, resultado de las secreciones
pancreática, biliar y duodenal, aumenta la absorción de
Na+ en la porción proximal del intestino delgado
estimulando el intercambio apical de Na-H. Este proceso
se ve estimulado por descensos en el pH intracelular
(pHi) y aumentos en el pH luminal.
Aunque hay intercambiadores de Na-H presentes en la
membrana apical de las células epiteliales de las
vellosidades a lo largo de todo el intestino, sólo en el
duodeno y yeyuno (parte proximal) el intercambio de Na-
H está presente sin la presencia paralela de
intercambiadores Cl-HCO3. Entonces, en la porción
proximal del intestino delgado, el intercambiador Na-H
media sólo la absorción de Na+ estimulada por la
alcalinidad de los contenidos intraluminales ricos en
HCO3-.
EL INTERCAMBIO PARALELO DE NA-H Y CL-HCO3 EN EL
ÍLEON Y COLON PROXIMAL ES EL PRINCIPAL MECANISMO DE
ABSORCIÓN DE NA+ EN EL PERIODO INTERDIGESTIVO
La absorción electroneutra de NaCl no es el resultado de
un cotransportador Na/Cl, sino de intercambiadores
apicales Na-H y Cl-HCO3 que están en paralelo. Este es el
mecanismo principal para la absorción de Na+ entre
comidas (periodo interdigestivo), y ocurre en el íleon y
en todo el intestino grueso, menos en su parte más
distal. La aldosterona lo inhibe.
Es regulado por cAMP y cGMP, así como aumentos en la
[Ca+2]i. Aumentos en estos mensajeros reducen la
absorción de NaCl, descensos la aumentan.
LOS CANALES EPITELIALES DE NA+ SON EL MECANISMO
PRINCIPAL PARA LA ABSORCIÓN ELECTROGÉNICA DE NA+ EN
LA PARTE DISTAL DEL COLON
En la absorción electrogénica de Na+, su entrada por la
membrana apical es por los canales epiteliales de Na+
(ENaCs), y es estimulado por mineralocorticoides.
Los mineralocorticoides aumentan la absorción de Na+ en
el colon a través de varios mecanismos, que son
aumentar la entrada de Na+ por su canal apical y
estimular la actividad de la bomba Na-K.
MECANISMOS CELULARES DE ABSORCIÓN Y
SECRECIÓN DE CL-
La absorción de Cl- ocurre en todo el intestino delgado y
grueso, y frecuentemente se encuentra íntimamente
relacionada con la de Na+. Éstas pueden estar acopladas
a través de una diferencia de potenciales eléctricos o por
pHi, sin embargo, a veces no lo están. La ruta del
movimiento de Cl- puede ser paracelular o transcelular.
LA ABSORCIÓN DEPENDIENTE DE VOLTAJE DE CL- REPRESENTA
EL ACOPLE DE LA ABSORCIÓN DE CL- A LA ABSORCIÓN
ELECTROGÉNICA DE NA+ EN AMBOS INTESTINOS
La absorción de Cl- puede ser un proceso pasivo puro,
impulsado por el gradiente electroquímico del Cl- a través
de las tight junctions (paracelular) o las membranas
celulares (transcelular). En cada caso, la fuerza motriz
para absorber Cl- viene de uno de los 2 mecanismos
electrogénicos de absorción de Na+ (acoplado a
nutrientes o ENaCs), energizados por la bomba Na-K.
Este proceso se llama absorción de Cl- dependiente de
voltaje.
Dentro del intestino delgado, la inducción de una
diferencia de potencial negativa en el lumen por una
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absorción de Na+ inducida por glucosa y Aás provee la
fuerza motriz para la absorción de Cl- que ocurre después
de una comida. La absorción de Na+ acoplada a
nutrientes es un proceso de las células de las
vellosidades que ocurre en el periodo postprandial y es
probablemente paracelular.
En el intestino grueso, especialmente en el segmento
distal, la absorción electrogénica de Na+ a través del
ENaC también induce una diferencia de potencial
negativa en el lumen que provee la fuerza motriz para la
absorción colónica dependiente de voltaje de Cl-.
EL INTERCAMBIO ELECTRONEUTRO DE CL-HCO3 RESULTA EN
ABSORCIÓN DE CL- Y SECRECIÓN DE HCO3
- EN EL ÍLEON Y
COLON
El intercambio electroneutro Cl-HCO3, en la ausencia de
intercambio Na-H paralelo, ocurre en las células de las
vellosidades en el íleon y en las células epiteliales de
superficie en el intestino grueso. El transportador Cl-
HCO3 es el DRA (que es apical). Los detalles del
movimiento de Cl- a través de la membrana basolateral
no se entienden bien.
EL INTERCAMBIO PARALELO DE NA-H Y CL-HCO3 EN EL
ÍLEON Y PARTE PROXIMAL DEL COLON MEDIA LA ABSORCIÓN
DE CL- EN EL PERIODO INTERDIGESTIVO
La absorción electroneutra de NaCl, discutida respecto a
la absorción de Na+, media la absorción de Cl- en el íleon y
parte proximal del colon. El paso apical está mediado por
el intercambio paralelo de Na-H (a través de NHE3 o
SLC9A3) y de Cl-HCO3 (a través de DRA o SLC26A3), que
están acoplados por pHi.
Mecanismos de Absorción
activa de Na+ por el Intestino
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LA SECRECIÓN ELECTROGÉNICA DE CL- OCURRE EN LAS
CRIPTAS DEL INTESTINO DELGADO Y GRUESO
Vimos que la absorción intestinal de Cl- ocurre por 3
mecanismos. El intestino delgado y grueso también son
capaces de secretar Cl- activamente, lo cual ocurre
principalmente en las criptas.
En estado basal se secretan pequeñas cantidades de Cl-,
esta secreción es estimulada marcadamente por
secretagogos como la ACh y otros NTs. Además, la
secreción de Cl- es el principal componente de los
desórdenes diarreicos experimentales y clínicos.
La secreción activa de Cl- involucra 3 vías de transporte
en la membrana basolateral:
1. Una bomba Na-K.
2. Un cotransportador Na/K/Cl.
3. Dos tipos de canales de K+.
Además, en la membrana apical está el CFTR. Este
complejo es energizado por la bomba Na-K, que genera
una [Na+]i y provee la fuerza motriz para que el Cl- entre
por la membrana basolateral a través del cotransporte
Na/K/Cl. Como resultado, la [Cl-]i aumenta lo suficiente
como para que el gradiente electroquímico de Cl-
favorezca el flujo pasivo de Cl- a través de la membrana
apical. De esta manera, el voltaje del lumen se hace más
negativo, lo que promueve la secreción de Na+
dependiente de voltaje. Esta secreción de Na+ que
acompaña a la secreción activa de Cl- ocurre a través de
las tight junctions (presumiblemente paracelular). De
esta manera, el resultado neto es la estimulación de la
secreción de NaCl y fluido.
Normalmente las criptas secretan poco Cl- porque los
canales apicales de Cl- están cerrados o no hay.
Nucleótidos cíclicos o [Ca+2] (aumentados por
secretagogos) hacen que se activen proteína quinasas
haciendo que aumente la conductancia a Cl-, vía
activación de canales de Cl- preexistentes, o activación de
canales guardados en vesículas subapicales. Ahora, el Cl-
puede salir. La en la [Cl-]i hace que aumente la
absorción de Na+, Cl- y K+ a través del cotransportador
Na/K/Cl por la membrana basolateral. El Na+ se recicla
fuera de la célula vía bomba Na-K y el K+ se recicla vía
canales basolaterales de K+ que se abren por las mismas
quinasas que activan a los de Cl-. El resultado neto es la
iniciación de la secreción activa de Cl- a través de la célula
epitelial.
MECANISMOS CELULARES DE ABSORCIÓN Y
SECRECIÓN DE K+
EL MOVIMIENTO TRANSEPITELIAL TOTAL NETO DE K+ ES
ABSORTIVO EN EL INTESTINO DELGADO Y SECRETOR EN EL
COLON
El tracto GI participa en el balance total de K+, aunque su
rol es modesto en comparación al de los riñones. El
intestino tiene la capacidad de absorber y secretar K+, y
absorbe K+ en los segmentos proximales pero lo secreta
en los distales.
El K+ de la dieta oscila entre 80-120 mmol/día, mientras
que la excreción neta de K+ es de sólo ~10 mmol/día. El
riñón ve qué hace con los remanentes de la ingesta diaria
de K+. Cantidades importantes de K+ son secretadas en
los fluidos gástrico, pancreático y biliar, por lo que la
carga total de K+ presentada al intestino delgado es
considerablemente mayor a la que representa la dieta
per sé.
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LA ABSORCIÓN DE K+ EN EL INTESTINO DELGADO OCURRE
PROBABLEMENTE VÍA ARRASTRE DE SOLVENTES
Estudios indican que el K+ se absorbe en el yeyuno e íleon
del intestino delgado, y se secreta en el intestino grueso.
Sim embargo, no se ha presentado evidencia que sugiera
que la absorción de K+ en el yeyuno e íleon es un proceso
de transporte activo o siquiera mediado por
transportadores. Entonces, la absorción de K+ en el
intestino delgado es probablemente pasiva, resultado
del arrastre de solventes.
LA SECRECIÓN PASIVA DE K+ ES EL PRINCIPAL MECANISMO
PARA LA SECRECIÓN NETA DE ESTE EN EL COLON
Al revés del intestino delgado, el colon humano es un
secretor neto de K+. Esta secreción ocurre por 2
mecanismos: un proceso de transporte pasivo que
veremos ahora y uno activo que veremos después del
pasivo. Estas 2 vías juntas sobrepasan ampliamente un
modesto componente absortivo de K+ en la parte distal
del colon.
La secreción pasiva de K+ es impulsada por un VTE lumen
negativo de 15 a 25 mV. La secreción pasiva de K+ es
predominantemente paracelular, y ya que es
determinada principalmente por el VTE, no es
sorprendente que la secreción pasiva de K+ sea mayor en
el final distal del colon, donde VTE es más negativo.
LA SECRECIÓN ACTIVA DE K+ TAMBIÉN ESTÁ PRESENTE EN
TODO EL INTESTINO GRUESO Y ES INDUCIDA POR
ALDOSTERONA Y CAMP
Además de la secreción pasiva de K+, también hay
transporte secretor y absortivo de K+ en el colon. La
secreción activa de K+ ocurre en todo el colon, mientras
que la absorción activa de K+ sólo ocurre en los
segmentos distales del intestino grueso.
El modelo de secreción activa de K+ es muy similar al de la
secreción activa de Cl-. La absorción de K+ a través de la
membrana basolateral es resultado de la actividad de la
bomba Na-K y del cotransportador Na/K/Cl, que es
energizado por [Na+]i creada por la bomba Na-K. Una
vez que el K+ entra a la célula por la membrana
basolateral, puede salir por la membrana apical
(secreción de K+) o por la membrana basolateral
(reciclaje de K+). Cuando la actividad del canal apical de
K+ es menor que la actividad del canal basolateral,
domina el reciclaje de K+. De hecho, en estado basal, la
tasa de secreción activa de K+ es baja porque la actividad
del canal apical de K+ es mínima en comparación con la
actividad del canal de K+ de la membrana basolateral.
La aldosterona estimula la secreción activa de K+ en las
células epiteliales de superficie del intestino grueso,
mientras que el cAMP estimula la secreción activa de K+
en las células de la cripta. En ambos casos el paso
limitante es el canal apical BK de K+, ambos secretagogos
actúan aumentando la actividad del canal de K+.
LA ABSORCIÓN ACTIVA DE K+ SE LOCALIZA SÓLO EN LA
PORCIÓN DISTAL DEL COLON Y ES ENERGIZADA POR LA
BOMBA APICAL H-K
El colon distal no sólo secreta activamente K+, sino que
también absorbe activamente K+. El balance entre estos 2
procesos influye en la homeostasis total de K+ corporal.
Aumentos en el K+ de la dieta estimulan la secreción
activa y pasiva de K+, mientras que la depleción de K+ de
la dieta estimula la absorción activa de K+. Este
mecanismo parece ser un intercambio de K+ luminal por
H+ intracelular a través de la membrana apical, mediado
por una bomba H-K. El movimiento colónico de K+ en la
absorción activa de K+ ocurre por una vía transcelular, en
contraste a la ruta paracelular que caracteriza la
absorción de K+ en el intestino delgado. La salida de K+ a
través de la membrana basolateral ocurre por
cotransporte K/Cl.
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REGULACIÓN DEL TRANSPORTE IÓNICO INTESTINAL
MEDIADORES QUÍMICOS DEL SNE, CÉLULAS ENDOCRINAS Y
CÉLULAS INMUNES DE LA LÁMINA PROPIA PUEDEN SER
SECRETAGOGOS O ABSORTAGOGOS
Muchos mediadores regulan el transporte intestinal de
electrolitos. Estos pueden funcionar de manera neural,
endocrina, paracrina y quizás autocrina. La mayoría
(secretagogos) estimulan la secreción, mientras que
otros (absortagogos) estimulan la absorción.
Cuando se activan las neuronas secretomotoras del SNE
se libera ACh desde las neuronas mucosales y se induce
la secreción activa de Cl-. Otros NTs como VIP, 5-HT e
histamina median la regulación del SNE.
Un ejemplo de regulación mediada por el sistema
endocrino es la liberación de aldosterona por la corteza
adrenal y la subsecuente formación de ANG II. Estas
regulan la homeostasis total de Na+ estimulando la
absorción de Na+, la angiotensina en el intestino delgado
y la aldosterona en el colon. En el intestino delgado, la
angiotensina estimula la absorción electroneutra de NaCl
vía upregulation del intercambio apical Na-H. En el colon,
la aldosterona estimula la absorción electrogénica de
Na+.
La regulación del transporte intestinal también ocurre
por efectos paracrinos, vía factores liberados por células
endocrinas mucosales. La distensión intestinal induce la
liberación de uno o más agonistas (como la 5-HT).
También puede ser vía la influencia de las células
inmunes de la lámina propia. Estos agonistas pueden
activar a las células epiteliales directamente o pueden
activar otras células inmunes o neuronas entéricas.
Un mismo agonista, además, puede tener múltiples sitios
de acción, como la histamina, que la liberan los
mastocitos, y puede inducir la secreción de fluido vía su
interacción con receptores de las células epiteliales de
superficie, pero también puede activar neuronas
motoras del ENS, alterando el transporte iónico epitelial.
LOS SECRETAGOGOS SE PUEDEN CLASIFICAR POR SU TIPO Y
POR SU VÍA DE SEÑALIZACIÓN
Categoría Secretagogo 2do. Mens.
Enterotoxinas Bacteriales
Toxina del Cólera Toxina termolábil de la E. Coli Toxina termoestable de la E. Coli Toxina de la Yersinia Toxina de la C. Difficile
cAMP cAMP cGMP cGMP Ca+2
Hormonas y NTs VIP Guanilina Acetilcolina Bradiquinina Serotonina
cAMP cGMP Ca+2
Ca+2
Ca+2
Productos de Células Inmunes
Histamina Prostaglandinas
cAMP cAMP
Laxantes Ácidos Biliares Ácido Riquinoleico
Ca+2
?
LOS MINERALOCORTICOIDES, GLUCOCORTICOIDES Y
SOMATOSTATINA SON ABSORTAGOGOS
Existen muchos secretagogos, pero pocos agonistas que
estimulen la absorción de fluidos y electrolitos, los
absortagogos. Estos actúan por mecanismos paracrinos
o endocrinos. Los corticoesteroides son las principales
hormonas que estimulan la absorción intestinal de
fluidos y electrolitos. Los mineralocorticoides estimulan
la absorción de Na+ y la secreción de K+ en el final distal
del colon, y no afectan el transporte iónico en el intestino
delgado. La aldosterona, como ejemplo, induce canales
apicales de Na+ y bombas Na-K basolaterales. Esto
resulta en la estimulación sustancial de la absorción
electrogénica colónica de Na+. Los glucocorticoides, por
su parte, estimulan la absorción electroneutra de NaCl
vía receptores propios (antes se pensaba que actuaban
por unión crossover a receptores de mineralocorticoides)
sin efectos en la secreción de K+ o la absorción
electrogénica de Na+. Ambos corticoesteroides actúan, al
menos en parte, por mecanismos genómicos.
La somatostatina actúa estimulando la absorción
electroneutra de NaCl e inhibiendo la secreción
electrogénica de HCO3-. Esto estimula la absorción de
fluidos. El mismo efecto es logrado por las encefalinas y
la NE, NTs de las neuronas entéricas. Hay poca
información sobre esto, pero la disponible sugiere que
actúan a través de en la [Ca+2]i, probablemente
bloqueando los canales de Ca+2.
