Functions of Cells and Human Body
Content:
1. Introduction to the gastrointestinal motility
2. Motility of the stomach
3. Motility of the small intestine
4. Motility of the colon
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Introduction to the gastrointestinal motility
The term motility is defined as involuntary mobility of human tubular organs. To ensure the efficient digestion of food is necessary not only the presence of active enzymes, but also a shift and mixing of chyme during passage through the digestive tube. For this purpose, there are two types of movements in the GIT:
1) Propulsion movements
2) Mixing movements
This division is artificial, because, in fact, both types of movements use the same mechanisms and often one can convert to the other.
Movimientos de propulsión
Los movimientos de propulsión son los que proporcionan el movimiento del quimo en el tubo digestivo. Y una tasa que es proporcional a la tasa de absorción y digestión.
Peristaltismo
El movimiento de propulsión básico se llama peristaltismo. Su principio es sencillo: la capa muscular circular en un lugar determinado se contrae y crea un anillo contráctil, que se desplaza además en dirección aboral. Así, empuja lentamente el quimo hacia delante. La distensión del intestino suele ser un impulso para la formación del anillo contráctil y, por tanto, para el inicio del peristaltismo. Una mayor cantidad de quimo provoca la distensión y con ello la estimulación del sistema nervioso entérico. Esto desencadena la contracción del segmento muscular circular que se encuentra a pocos centímetros por vía oral del lugar de máxima distensión de la trompa. El peristaltismo también se desencadena por ciertos estímulos químicos o por una fuerte activación parasimpática. También se produce automáticamente a determinados intervalos. Además de la contracción por vía oral del segmento distendido, se produce la llamada relajación receptiva por vía oral del segmento distendido de la trompa. Esto facilita el movimiento del quimo, ya que la trompa relajada ofrece menos resistencia al quimo en movimiento. Todo este proceso es controlado por el plexo de Auerbach (o plexo mientérico) y es llamado el reflejo peristáltico.
Los movimientos de propulsión pueden ser causados experimentalmente también en dirección oral, pero desaparecen después de pocos milímetros. Los movimientos peristálticos son, por tanto, unidireccionales, aunque la base fisiológica de este fenómeno aún no se conoce del todo.
Movimientos de mezcla
Los movimientos de mezcla garantizan un mezclado constante del quimo, de modo que todo el volumen de los componentes nutricionalmente importantes está expuesto a las enzimas y entra en contacto con el revestimiento del intestino para ser absorbido. Estos movimientos tienen diferentes formas y varían a lo largo del tracto digestivo.
Segmentación
La segmentación es un movimiento de mezcla bien entendido. Podemos imaginarlo como contracciones repetidas de secciones de músculo liso circular distantes varios centímetros. Las regiones contraídas difieren después de cada ciclo de segmentación. Así se segmenta el quimo – formación de porciones separadas del quimo, que posteriormente se dividen de nuevo y una mitad se combina con una porción de la anterior y las segundas porciones con la siguiente. El número de porciones aumenta gradualmente y su volumen, por otro lado, disminuye, ya que una mitad de las dos porciones exteriores siempre no tiene dónde unirse y forma una nueva porción.
La motilidad del estómago
El estómago está, gracias a la disposición de su músculo, bien equipado para realizar tres funciones:
1) Mezcla de alimentos
2) Almacenamiento de grandes cantidades de alimentos
3) Vaciado en el duodeno
Mezcla de alimentos
Hasta que el quimo esté presente en el estómago, se forman ondas de contracción débiles (llamadas ondas de mezcla) en su tercio superior. Aparecen regularmente cada 20 segundos y se basan en el automatismo del músculo liso. Una vez que la onda de mezcla se extiende desde el cuerpo del estómago hasta el antro, se vuelve más potente y empuja con fuerza el quimo hacia el píloro. Sin embargo, como el esfínter pilórico está cerrado, encuentra el quimo a las terminaciones ciegas y sólo se mezclan, respectivamente, bajo la alta presión se escapa de nuevo contra el movimiento del anillo contráctil. Este fenómeno se llama retropulsión.
Es bueno notar que el esfínter pilórico nunca está completamente cerrado. El quimo que se escapa a través de él, tiene el volumen sólo unos pocos mililitros, pero tiene una función importante como el duodeno puede probar su composición y de acuerdo con que la motilidad gástrica se ajusta. Este fenómeno, que es aditivo a la mezcla de retropulsión, se llama bomba pilórica.
Vaciado gástrico
El vaciado gástrico tiene el mismo mecanismo que la retropulsión. Sin embargo, se acompaña de una disminución de la resistencia al paso del quimo por el píloro: se produce una relajación del esfínter pilórico. Así, un cierto volumen de quimo puede pasar al duodeno, dependiendo de la resistencia del píloro en un momento dado. En general: cuanto mayor es el tono del esfínter, mayor es la resistencia contra el paso del quimo por el píloro y menor es el volumen de quimo que entra en el duodeno.
El esfínter pilórico es en realidad una capa más gruesa de una musculatura circular regular. Tiene aproximadamente el doble de grosor en el píloro en comparación con el resto del estómago. Normalmente, su tono está ajustado para que la resistencia sea lo suficientemente pequeña para el paso de fluidos, pero demasiado grande para el paso de quimo sólido. Debe pasar por varias mezclas de retropulsión y estar suficientemente mezclado con los jugos gástricos para continuar hacia el duodeno.
El vaciado gástrico está controlado por varios factores que se pueden dividir en dos grupos:
1) Factores gástricos
2) Factores duodenales
Factores gástricos
Los factores gástricos generalmente potencian el vaciado gástrico aumentando la frecuencia de las ondas de mezcla o reduciendo el tono pilórico. Se activan si hay una mayor cantidad de alimentos en el estómago (y especialmente alimentos ricos en proteínas, por ejemplo, la carne). El contacto de los péptidos con la mucosa del antro provoca la secreción de la hormona gastrointestinal gastrina.
Gastrin has the following effects:
1) Increases the production of gastric juice that has low pH
2) Increases the frequency of spontaneous motor activity of the stomach (mixing waves)
3) Decreases the pyloric sphincter tone
Note that if there is a sudden increase of the frequency of mixing waves and a decrease of pyloric sphincter tone, increased efficiency of the pyloric pump occurs. This is the main mechanism of increased gastric emptying.
Duodenal factors
These are mostly inhibitory signals that block gastric emptying. There are two main groups:
1) Nerve feedback to enterogastric system
2) Feedback control through the gastrointestinal hormones
Nerve feedback to enterogastric system
If large volume of chyme passes through the pyloric sphincter into the duodenum, there is a distension of its wall leading to a reflex that slows down or completely stops gastric emptying. This signal is mediated:
1) Directly by the enterogastric system
2) Through the paravertebral sympathetic ganglion
3) Through the vagus nerve to the brainstem and back
All of them are called pyloric reflexes. Their effect is dual:
1) Decreased frequency of mixing waves
2) Increased tone of the pyloric sphincter
This slows down the mechanism of the pyloric pump.
In addition to the volume of the chyme, the pyloric reflexes are activated by the low pH (3.5-4), la alta concentración de péptidos en el quimo y su hipertonicidad o hipotonicidad.
Control de retroalimentación a través de las hormonas gastrointestinales
Las células epiteliales del duodeno presentan actividad sensorial para ciertos tipos de nutrientes. Activan los reflejos pilóricos cuando hay cambios en el pH, la concentración de péptidos o la tonicidad. En presencia de lípidos aceleran la secreción de estos mediadores (no sólo en presencia de lípidos sino a los lípidos que son los más sensibles):
CCK – colecistoquinina
Esta hormona tiene tres efectos importantes. Reduce la actividad de la bomba pilórica, bloquea el efecto de la gastrina sobre la motilidad gástrica y aumenta la secreción de bilis en el quimo, ya que activa las contracciones de la vesícula biliar.
Secretina
La secretina es producida por las células duodenales como respuesta al bajo pH del quimo. It inhibits gastric emptying.
GIP – gastric inhibitory peptide
GIP is produced as a response to the high lipid content in the chyme. Although it has an inhibitory effects on the gastric motility and especially on the the pyloric pump it is the weakest one of all three hormones.
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Motility of the small intestine
Contractions of the muscle layers of the small intestine can be divided into two groups:
1) Segmentation contractions
2) Propulsion contractions
Segmentation contractions
Process of the segmentation has already been discussed above. We only briefly discuss its causes here. Segmentation is a manifestation of electrical slow-waves, which represent action potentials generated by the automaticity of smooth muscle. Maximal frequency of these slow waves is 12/min. Por lo tanto, la segmentación también puede ocurrir hasta 12 veces por minuto, pero sólo en casos muy raros. La frecuencia normal del movimiento de segmentación es de unas 3 por minuto.
Contracciones de propulsión
Su mecanismo ya se ha descrito en la parte de la introducción. El anillo contráctil en el intestino delgado tiene una velocidad de unos 0,5-2 cm/min. Más rápido en los segmentos proximales, en los distales se ralentiza. Un anillo contráctil recorre una distancia máxima de 10 cm, luego se apaga y el quimo espera al nuevo. Por lo tanto, la velocidad global de paso del quimo es de 1 cm/min.
Control de la motilidad del intestino delgado
Hay un aumento de los movimientos de propulsión en el intestino delgado después de cada comida. Esto se debe tanto a la presencia de quimo en el intestino delgado como al reflejo gastroentérico. Este reflejo es una respuesta al estiramiento de la pared del estómago y aumenta la motilidad del intestino. Los componentes de este reflejo se encuentran completamente en el plexo mientérico. Además, actúan hormonas – CCK, gastrina, insulina, motilina. Se secretan postprandialmente y aumentan la frecuencia de los movimientos de propulsión y mezcla. Por el contrario, la secretina y el glucagón inhiben la motilidad del intestino delgado.
Válvula ileocecal
La función de esta válvula es impedir el reflujo del quimo del colon al intestino delgado. De hecho, no es una válvula, sino el orificio del íleon terminal, que sobresale en el ciego. Pero debido a la cantidad de músculo funciona como una válvula. Su función depende de su resistencia. Pasan unos 1500-2000 ml/día de quimo.
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Movilidad del colon
El colon tiene dos funciones principales: absorber electrolitos y agua y almacenar los desechos sólidos antes de que sean eliminados del organismo. Ambas funciones no requieren una gran actividad motora. Por ello, la capa muscular longitudinal se reduce en el colon a las tenias. Se trata de tres bandas musculares que se extienden a lo largo de todo el colon. Su motilidad es, por tanto, más lenta que la del intestino delgado.
Haustración
Es un movimiento de mezcla del colon (un movimiento de segmentación modificado). Primero se produce una contracción muscular circular. Posteriormente las tenias se contraen formando el haustrum. El haustrum forma el aspecto característico del colon, que está compuesto por una serie de protuberancias relativamente grandes. Durante las contracciones de las tenias, se produce un aumento de la presión en el interior de las haustra. Después de unos 30 segundos la presión alcanza su máximo y en los siguientes 60 segundos el haustrum desaparece. La formación de un nuevo haustrum comienza después de varios minutos en un nuevo lugar (movimiento de segmentación), y todo el proceso se repite.
Movimientos de propulsión
El movimiento de propulsión está determinado en su mayor parte por el haustrum que progresiva y lentamente avanza desde el ciego hasta el colon sigmoide. El paso del material digerido a través del colon por la haustración se mantiene durante unas 12 horas y el quimo líquido se convierte en materia fecal sólida.
Sin embargo, hay un movimiento de propulsión más rápido del colon, que se produce tres veces al día durante aproximadamente una hora después de una comida y dura sólo 15 minutos. Recuerda a la peristalsis. Hay un anillo de contracción, que se mueve gradualmente en dirección aboral. Surge en el colon transverso y la actividad normal de la haustración desaparece durante unos 15 minutos.
Modulación de la motilidad del colon
Todos los movimientos del colon descritos crecen en intensidad y frecuencia cuando se desencadenan dos reflejos:
1) Gastrocolic reflex
2) Duodenocolic reflex
Gastrocolic reflex
Gastrocolic reflex is triggered by a high tension in the stomach wall. Myenteric plexus transports this signal through to the colon that increases the frequency of haustra formation.
Duodenocolic reflex
Duodenocolic reflex is triggered by a high tension in the duodenal wall. Signal spreads through the myenteric plexus to the colon and increases the frequency of action potentials in the smooth muscle cells. That increases speed of the propulsion movements.
Subchapter Author: Patrik Maďa
