SISTEMA METABOLICO Y DIGESTIVO def

SISTEMA METABOLICO
El metabolismo (del griego μεταβολή, metabole, que significa cambio, más el sufijo -ισμός (-ismo) que
significa cualidad, es decir la cualidad que tienen los seres vivos de poder cambiar químicamente la
naturaleza de ciertas sustancias),1 es el conjunto de reacciones bioquímicas y
procesos fisicoquímicos que ocurren en una célula y en el organismo.2 Estos complejos procesos
interrelacionados son la base de la vida a escala molecular y permiten las diversas actividades de las
células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras y responder a estímulos, entre otras. Cada vez
que das un mordisco a un bocadillo o un sorbo a un batido de frutas, tu cuerpo tiene que trabajar
duro para procesar los nutrientes que has ingerido. Mucho después de que digieras los alimentos,
los nutrientes que habrás ingerido se convertirán en los componentes básicos y combustible que
necesita tu cuerpo para funcionar y crecer. Tu cuerpo obtiene la energía que necesita de los
alimentos a través de un proceso denominado metabolismo. El metabolismo es un conjunto de
reacciones químicas que tienen lugar en las células del cuerpo. El metabolismo transforma la
energía que contienen los alimentos que ingerimos en el combustible que necesitamos para todo lo
que hacemos, desde movernos hasta pensar o crecer. Proteínas específicas del cuerpo controlan
las reacciones químicas del metabolismo, y todas esas reacciones químicas están coordinadas con
otras funciones corporales. De hecho, en nuestros cuerpos tienen lugar miles de reacciones
metabólicas simultáneamente, todas ellas reguladas por el organismo, que hacen posible que
nuestras células estén sanas y funcionen correctamente.
Cuando las personas y los animales ingieren plantas (o, si son carnívoros, ingieren carne de
animales que se alimentan de plantas), incorporan esa energía (en forma de azúcar), junto con
otras sustancias químicas fundamentales para fabricar células. El siguiente paso consiste en
descomponer el azúcar a fin de que la energía producida pueda ser distribuida a todas las células
del cuerpo, las cuales la utilizarán como combustible.
Después de ingerir un alimento, unas moléculas presentes en el sistema digestivo
denominadas enzimas descomponen las proteínas en aminoácidos, las grasas en ácidos grasos y
los hidratos de carbono en azúcares simples (como la glucosa). Aparte del azúcar, el cuerpo puede
utilizar tanto los aminoácidos como los ácidos grasos como fuentes de energía cuando los necesita.
Estos compuestos son absorbidos por la sangre, que es la encargada de transportarlos a las
células. Una vez en el interior de las células, intervienen otras enzimas para acelerar o regular las
reacciones químicas necesarias pata “metabolizar” esos compuestos. Durante este proceso, la
energía procedente de los compuestos se puede liberar para que la utilice el cuerpo o bien
almacenar en los tejidos corporales, sobre todo en el hígado, los músculos y la grasa corporal.
De este modo, el metabolismo es una especie de malabarismo en el que intervienen
simultáneamente dos tipos de actividades: la fabricación de tejidos corporales y la creación de
reservas de energía, por un lado, y la descomposición de tejidos corporales y de reservas de
energía para generar el combustible necesario para las funciones corporales, por el otro:
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados, el catabolismo y el anabolismo, que son
procesos acoplados, puesto que uno depende del otro:


Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo de ello es la glucólisis, un proceso de
degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía
retenida en sus enlaces químicos. El catabolismo, o metabolismo destructivo, es el proceso
mediante el cual se produce la energía necesaria para todas las actividades. En este proceso,
las células descomponen moléculas de gran tamaño (mayoritariamente de hidratos de carbono
y grasas) para obtener energía. La energía producida, aparte de ser el combustible necesario
para los procesos anabólicos, permite calentar el cuerpo, moverlo y contraer los m úsculos.
Cuando descomponen compuestos químicos en sustancias más simples, los productos de
desecho liberados en el proceso son eliminados al exterior a través de la piel, los riñones, los
pulmones y los intestinos.
Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esa energía para recomponer enlaces químicos
y construir componentes de las células, como las proteínas y los ácidos nucleicos. El anabolismo,
o metabolismo constructivo, consiste en fabricar y almacenar: es la base del crecimiento de
nuevas células, el mantenimiento de los tejidos corporales y la creación de reservas de energía
para uso futuro. Durante el anabolismo, moléculas simples y de tamaño reducido se modifican
para construir moléculas de hidratos de carbono, proteínas y grasas más complejas y de mayor
tamaño.
Varias hormonas fabricadas por el sistema endocrino se encargan de controlar la velocidad y el
sentido (“ana” o “cata”) del metabolismo. La tiroxina, una hormona producida y segregada por
la glándula tiroidea, desempeña un papel fundamental en la determinación de la velocidad a la
que se producen las reacciones químicas del metabolismo en el cuerpo de una persona.
Otra glándula, el páncreas, secreta o segrega hormonas que ayudan a determinar si la principal
actividad metabólica del cuerpo en un momento dado será anabólica o catabólica. Por ejemplo,
después de una comida principal generalmente predomina el anabolismo sobre el catabolismo
porque el hecho de comer aumenta la concentración de glucosa -el principal combustible del
cuerpo- en sangre. El páncreas capta la mayor concentración de glucosa y libera la
hormona insulina, que indica a las células que aumenten sus actividades anabólicas.
El metabolismo es un proceso químico complejo, por lo que no es de extrañar que mucha gente
tienda a simplificarlo, concibiéndolo meramente como algo que determina la facilidad con que
nuestro cuerpo gana o pierde peso. Es aquí donde entran en juego las calorías. Una caloría es una
unidad que mide cuánta energía proporciona al cuerpo un alimento en concreto. Una barrita de
chocolate tiene más calorías que una manzana, lo que significa que aporta al cuerpo más energía y a veces más de la que este necesita. Del mismo modo que un coche almacena la gasol ina en el
depósito hasta que la necesita para alimentar al motor, el cuerpo almacena calorías -principalmente
en forma de grasa. Si llenas excesivamente el depósito de gasolina de un coche, esta desbordará el
depósito y se derramará sobre la calzada. Del mismo modo, si una persona ingiere demasiadas
calorías, estas “se desbordarán” en forma de exceso de grasa corporal.
La cantidad de calorías que quema una persona en un día está influida por la cantidad de ejercicio
físico que hace, la cantidad de grasa y músculo que contiene su cuerpo y su metabolismo basal.
El metabolismo basal es una medida de la velocidad a la que una persona “quema” energía, en
forma de calorías, en estado de reposo, es decir, mientras descansa. El metabolismo basal puede
desempeñar un papel en la tendencia de una persona a ganar peso. Por ejemplo, una persona con
un metabolismo basal lento (es decir, que quema pocas caloría mientras duerme) tenderá a ganar
más peso que una persona de la misma talla con un metabolismo basal promedio que coma la
misma cantidad de alimento y haga la misma cantidad de ejercicio.
¿Qué factores influyen en el metabolismo basal de una persona? Hasta cierto punto, el
metabolismo basal se hereda -se transmite de padres a hijos a través de los genes. Pero a veces
los problemas de salud pueden repercutir sobre el metabolismo basal (ver más adelante). Pero, de
hecho, una persona puede modificar hasta cierto punto su metabolismo basal de varias formas
diferentes. Por ejemplo, si una persona empieza a hacer más ejercicio, no solo quemará más
calorías directamente a través de la actividad física sino que el hecho de estar más en forma
también acelerará su metabolismo basal. El metabolismo basal también está influido por la
composición corporal -las personas que tienen más músculo y menos grasa suelen tener un
metabolismo basal más rápido.
Este proceso está a cargo de enzimas localizadas en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas
a menudo se trata simplemente de eliminar su capacidad de atravesar las membranas de lípidos para
que no puedan pasar la barrera hematoencefálica y alcanzar el sistema nervioso central, lo que explica
la importancia del hígado y el hecho de que ese órgano sea afectado con frecuencia en los casos de
consumo masivo o continuo de drogas.
Modelo de espacio lleno del adenosín trifosfato (ATP), una coenzima intermediaria principal en el metabolismo
energético, también conocida como la “moneda de intercambio energético”.
La economía que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a organizar estrictamente las
reacciones químicas del metabolismo en vías o rutas metabólicas en las que un compuesto químico
(sustrato) es transformado en otro (producto) y este a su vez funciona como sustrato para generar otro
producto, en una secuencia de reacciones en las que intervienen diferentes enzimas (por lo general
una para cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan las
reacciones fisicoquímicas al convertir posibles reacciones termodinámicas deseadas pero "no
favorables", mediante un acoplamiento, en reacciones favorables. Las enzimas también se comportan
como factores reguladores de las vías metabólicas —de las que modifican la funcionalidad, y por ende
la actividad completa— en respuesta al ambiente y a las necesidades de la célula o según señales de
otras células.
El metabolismo de un organismo determina las sustancias que encontrará nutritivas y las que
encontrará tóxicas. Por ejemplo, algunas células procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como
nutriente pero ese gas es venenoso para los animales.3 La velocidad del metabolismo, el rango
metabólico, también influye en cuánto alimento va a requerir un organismo.
Una característica del metabolismo es la similitud de las rutas metabólicas básicas incluso entre
especies muy diferentes. Por ejemplo, la secuencia de pasos químicos en una vía metabólica como
el ciclo
de
Krebs es
universal
entre
células
vivientes
tan
diversas
como
la bacteria unicelular Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante.
Es probable que esta estructura metabólica compartida sea el resultado de la alta eficiencia de estas
rutas y de su temprana aparición en la historia evolutiva.
Catabolismo
El catabolismo es el conjunto de procesos metabólicos que liberan energía. Esos procesos incluyen
degradación y oxidación de moléculas de alimento así como reacciones que retienen la energía
del Sol. El propósito de esas reacciones catabólicas es proveer energía, poder reductor y componentes
requeridos por reacciones anabólicas. La naturaleza de esas reacciones catabólicas difiere
de organismo en organismo. Sin embargo, esas distintas formas de catabolismo dependen
de reacciones de reducción-oxidación que involucran transferencia de electrones de moléculas
donantes (como las moléculas orgánicas, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos) a
aceptores de esos electrones como el oxígeno, el nitrato o el sulfato.39
En los animales esas reacciones conllevan la degradación de moléculas orgánicas complejas a otras
más simples, como dióxido de carbono y agua. En organismos fotosintéticos como las plantas y
las cianobacterias esas transferencias de electrones no liberan energía sino que se usan como un
medio para almacenar energía solar.40
El conjunto de reacciones catabólicas más común en los animales puede ser separado en tres etapas
distintas. En la primera, moléculas orgánicas grandes como las proteínas, los polisacáridos o los
lípidos son digeridas en componentes más pequeños fuera de las células. Luego, esas moléculas
pequeñas son llevadas a las células y convertidas en moléculas de tamaño aun menor, por lo general
acetilos que se unen en forma covalente a la coenzima A para formar la acetil-coenzima A, que libera
energía. Por último, en la molécula de acetil CoA el grupo acetil es oxidado a agua y dióxido de
carbono con liberación de energía que se retiene al reducir la coenzima nicotinamida adenina
dinucleótido (NAD+) en NADH.
Digestión.
Dado que las macromoléculas como el almidón, la celulosa o las proteínas no pueden ser captadas en
forma automática por las células deben ser degradadas en unidades más simples antes de ser usadas
en el metabolismo celular. Entre las numerosas enzimas que digieren esos polímeros figuran
la peptidasa, que digiere proteínas en aminoácidos, las glicosil hidrolasas, que digieren polisacáridos
en disacáridos y monosacáridos y las lipasas, que digieren los triglicéridos en ácidos grasos y glicerol.
Los microbios simplemente secretan enzimas digestivas en sus alrededores4142 mientras que en
los animales esas enzimas son secretadas en el aparato digestivo desde células especializadas.43 Los
aminoácidos, los monosacáridos y los triglicéridos liberados por esas enzimas extracelulares son
absorbidos por las células mediante proteínas específicas de transporte.4445
Diagrama simplificado del catabolismo de las proteínas, los carbohidratos y los lípidos.
Energía de los compuestos orgánicos
El catabolismo de los carbohidratos es la degradación de los hidratos de carbono en unidades
menores. Los carbohidratos son captados por la célula después de ser digeridos en monosacáridos.46
Una vez en el interior celular la ruta de degradación es la glucólisis, en la que los azúcares como la
glucosa y la fructosa son transformados en piruvato y se generan algunas moléculas de ATP.47 El
piruvato o ácido pirúvico es un intermediario en varias rutas metabólicas pero en su mayor parte es
convertido en acetil CoA y cedido al ciclo de Krebs. Aunque en el ciclo se genera más ATP, el producto
más importante es el NADH, sintetizado a partir del NAD+ por la oxidación de la acetil-CoA. La oxidación
libera dióxido de carbono como producto de desecho. Una ruta alternativa para la degradación de la
glucosa es la ruta pentosa-fosfato, que reduce la coenzima NADPH y produce azúcares de cinco
carbonos como la ribosa, el azúcar que forma parte de los ácidos nucleicos.
Las grasas son catalizadas por la hidrólisis a ácidos grasos y glicerol. El glicerol entra en la glucólisis y
los ácidos grasos son degradados por beta oxidación para liberar acetil CoA, que luego se cede al ya
nombrado ciclo de Krebs. Debido a sus altas proporciones de grupo metileno, los ácidos grasos liberan
más energía en su oxidación que los carbohidratos, puesto que las estructuras de carbohidratos como
la glucosa contienen más oxígeno en su interior.
Los aminoácidos se utilizan principalmente para sintetizar proteínas y otras biomoléculas; solo los
excedentes son oxidados a urea y dióxido de carbono como fuente de energía.48 Esta ruta oxidativa
empieza con la eliminación del grupo amino por una aminotransferasa. El grupo amino es cedido
al ciclo de la urea y deja un esqueleto carbónico en forma de cetoácido.49 Los aminoácidos
glucogénicos pueden ser transformados en glucosa mediante gluconeogénesis.50
Fosforilación oxidativa
En la fosforilación oxidativa los electrones liberados de moléculas de alimento en rutas como el ciclo de
Krebs son transferidos con oxígeno y la energía es liberada para sintetizar adenosín trifosfato. Esto se
da
en
las
células eucariotas por
una
serie
de proteínas en
las
membranas
de
la mitocondria llamadas cadena de transporte de electrones. Esas proteínas, que en las
células procariotas se encuentran en la membrana interna,51 utilizan la energía liberada de la oxidación
del electrón que lleva la coenzima NADH para bombear protones a lo largo de la membrana.52
Los protones bombeados fuera de la mitocondria crean una diferencia de concentración a lo largo de la
membrana, lo que genera un gradiente electroquímico.53 Esa fuerza determina que vuelvan a la
mitocondria a través de una subunidad de la ATP-sintasa. El flujo de protones hace que gire la
subunidad menor, como resultado de lo cual el sitio activo fosforila el adenosín difosfato (ADP) y lo
convierte en ATP.27
Energía de los compuestos inorgánicos
Los procariotas poseen un tipo de metabolismo en el cual la energía se obtiene a partir de
un compuesto inorgánico. Esos organismos utilizan hidrógeno,54 compuestos del azufre reducidos
(como el sulfuro, el sulfuro de hidrógeno y el tiosulfato),3 óxidos ferrosos55 o amoníaco56 como fuentes
de poder reductor y obtienen energía de la oxidación de esos compuestos con oxígeno o nitrito como
aceptores de electrones.57 Esos procesos microbióticos son importantes en ciclos
biogeoquímicos como la nitrificación y la desnitrificación, esenciales para la fertilidad del suelo.5859
Energía de la luz]
La energía solar es captada por plantas, cianobacterias, bacterias púrpuras, bacterias verdes del
azufre y algunos protistas. Este proceso está ligado a la conversión del dióxido de carbono en
compuestos orgánicos como parte de la fotosíntesis.6061
En principio la captura de energía solar es un proceso similar a la fosforilación oxidativa dado que
almacena energía en gradientes de concentración de protones, lo que da lugar a la síntesis de ATP.27
Los electrones necesarios para llevar a cabo ese transporte de protones provienen de una serie de
proteínas denominadas centro de reacción fotosintética. Esas estructuras se clasifican en dos según
su pigmento: las bacterias tienen un solo grupo mientras que en las plantas y las cianobacterias
pueden ser dos.62
En las plantas el fotosistema II usa energía solar para obtener los electrones del agua y libera oxígeno
como producto de desecho. Los electrones luego fluyen hacia el complejo del citocromo b6f, que usa
su energía para bombear protones a lo largo de la membrana tilacoidea del cloroplasto.40 Esos
protones se mueven a través de la ATP-sintasa mediante el mecanismo explicado anteriormente. A
continuación los electrones fluyen por el fotosistema I y pueden ser utilizados para reducir la
coenzima NADP+, que será utilizada en el ciclo de Calvin o reciclada para la futura generación de ATP.63
Anabolismo
El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en los que la energía liberada por
el catabolismo se utiliza para sintetizar moléculas complejas. En general las moléculas complejas que
dan lugar a estructuras celulares son construidas a partir de precursores simples. El anabolismo
comprende
tres
etapas:
en
primer
lugar
la
producción
de
precursores
como aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y nucleótidos, en un segundo término su activación
en reactivos mediante el empleo de energía del ATP y, por último, el montaje de esos precursores en
moléculas más complejas como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.
Los organismos difieren en cuanto a la cantidad de moléculas que pueden sintetizar por sí mismos en
sus células. Los organismos autótrofos, como las plantas, pueden construir moléculas orgánicas
complejas y proteínas por sí mismos a partir de moléculas simples como dióxido de carbono y agua.
Los organismos heterótrofos, en cambio, requieren una fuente de sustancias más complejas, como
monosacáridos y aminoácidos, para producir esas moléculas complejas. Según su fuente de energía
los organismos pueden ser clasificados en fotoautótrofos y fotoheterótrofos, que obtienen la energía
del Sol, o quimioheterótrofos y quimioautótrofos, que obtienen la energía mediante reacciones
oxidativas.
Fijación del carbono
Células vegetales (rodeadas por paredes de color violeta) y en su interior cloroplastos, estructuras en las que
tiene lugar la fotosíntesis.
La fotosíntesis es la síntesis de glucosa a partir de energía solar, dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O),
con oxígeno como producto de desecho. Ese proceso utiliza el ATP y el NADPH producido por los centros
de reacción fotosintéticos para convertir el CO2 en 3-fosfoglicerato, que puede ser convertido en
glucosa. Esa reacción de fijación del CO2 es llevada a cabo por la enzima RuBisCO (ribulosa 1, 5
bifosfato carboxilasa-oxigenasa) como parte del ciclo de Calvin.64 Se dan tres tipos de fotosíntesis en
las plantas: fijación del carbono C3, fijación del carbono C4 y fotosíntesis CAM (siglas de la expresión
inglesa Crassulacean acidic metabolism). Esos tipos difieren en la vía que sigue el CO2 en el ciclo de
Calvin, con plantas C3 que fijan el CO2 directamente mientras que las fotosíntesis C4 y CAM incorporan
el CO2 primero en otros compuestos como adaptaciones para soportar la luz solar intensa y las
condiciones secas.65
En las procariotas fotosintéticas los mecanismos de la fijación son más diversos. El CO2 puede ser
fijado por el ciclo de Calvin y también por el ciclo de Krebs inverso66 o la carboxilación de la acetilCoA.6768 Los quimioautótrofos también pueden fijar el CO2 mediante el ciclo de Calvin pero utilizan la
energía de compuestos inorgánicos para llevar a cabo la reacción.69
Carbohidratos
En el anabolismo de los carbohidratos se pueden sintetizar ácidos orgánicos simples
desde monosacáridos como la glucosa y luego polisacáridos como el almidón. La generación de
glucosa a partir de compuestos como el piruvato, el ácido láctico, el glicerol y los aminoácidos se
denomina gluconeogénesis. La gluconeogénesis transforma piruvato en glucosa-6-fosfato a través de
una serie de intermediarios, muchos de los cuales son compartidos con la glucólisis.47 Sin embargo,
esa ruta no es simplemente la inversa de la glucólisis puesto que varias etapas son catalizadas por
enzimas no glucolíticas, un hecho importante a la hora de evitar que ambas rutas estén activas a la vez
y den lugar a un ciclo fútil.7071
A pesar de que la grasa es una forma común de almacenamiento de energía, en los vertebrados como
los humanos los ácidos grasos no pueden ser transformados en glucosa por gluconeogénesis porque
esos organismos no pueden convertir acetil-CoA en piruvato.72 Como resultado, tras un tiempo
de inanición los vertebrados necesitan producir cuerpos cetónicos a partir de los ácidos grasos para
reemplazar la glucosa en tejidos como el cerebro, que no pueden metabolizar ácidos grasos.73 En
otros organismos, por ejemplo las plantas y las bacterias, ese problema metabólico se soluciona
mediante la utilización del ciclo del glioxilato, que sobrepasa la descarboxilación en el ciclo de Krebs y
permite la transformación de acetil-CoA en ácido oxalacético, el que puede ser utilizado en la síntesis
de glucosa.7274
Los polisacáridos y los glucanos son sintetizados por medio de una adición secuencial de
monosacáridos llevada a cabo por glucosil-transferasas de un donador reactivo azúcar-fosfato a un
aceptor como el grupo hidroxilo en el polisacárido que se sintetiza. Como cualquiera de los grupos
hidroxilo del anillo de la sustancia puede ser aceptor, los polisacáridos producidos pueden tener
estructuras ramificadas o lineales.75 Esos polisacáridos producidos pueden tener funciones
metabólicas o estructurales por sí mismos o también pueden ser transferidos a lípidos y proteínas por
medio de enzimas.7677
Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides
Versión
simplificada
de
la
síntesis
de esteroides con
los
intermediarios
de IPP (isopentenil
pirofosfato), DMAPP (dimetilalil pirofosfato), GPP (geranil pirofosfato) y escualeno. Algunos se omiten para mayor
claridad.
Los ácidos grasos se sintetizan a partir de la polimerización y la reducción de unidades de acetil-CoA y
sus cadenas acilo se extienden a través de un ciclo de reacciones que agregan el grupo acetilo, lo
reducen a alcohol, lo deshidratan a un grupo alqueno y luego lo vuelven a reducir a un grupo alcano.
Las enzimas de la síntesis de ácidos grasos se dividen en dos grupos: en los animales y
los hongos las reacciones de la síntesis son llevadas a cabo por una sola proteína multifuncional de
tipo I78 mientras que en los plástidos de las plantas y en las bacterias son las enzimas de tipo II por
separado las que llevan a cabo cada etapa de la ruta.7980
Los terpenos y los isoprenoides son clases de lípidos que incluyen carotenoides y forman la familia
más amplia de productos naturales de las plantas.81 Esos compuestos son sintetizados por la unión y
modificación de unidades de isopreno donadas por los precursores reactivos pirofosfato de
isopentenilo y pirofosfato de dimetilalilo.82 Los precursores pueden ser sintetizados de diversos modos.
Por ejemplo, en los animales y las arqueas se sintetizan a partir de acetil-CoA, en una ruta metabólica
conocida como vía del mevalonato83 mientras que en las plantas y las bacterias la síntesis se realiza a
partir de piruvato y gliceraldehído 3-fosfato como sustratos, en una vía conocida como vía del
metileritritol fosfato.8284 Una reacción que usa esos donadores isoprénicos activados es la biosíntesis
de esteroides. En ese caso, las unidades de isoprenoides forman uniones covalentes para
generar escualeno, que se pliega para formar una serie de anillos que dan lugar a una molécula
denominada lanosterol.85 Luego el lanosterol puede ser transformado en esteroides como el colesterol.
Proteínas
Los organismos difieren en su capacidad para sintetizar los veinte aminoácidos conocidos. Las
bacterias y las plantas pueden sintetizar los veinte pero los mamíferos solo pueden sintetizar los diez
aminoácidos no esenciales.19 Por ende, los aminoácidos esenciales deben ser obtenidos del alimento.
Todos los aminoácidos son sintetizados por intermediarios en la glucólisis y el ciclo de Krebs. El
nitrógeno es obtenido por el ácido glutámico y la glutamina. La síntesis de aminoácidos depende de la
formación apropiada del ácido alfa-ceto, que luego es transaminado para formar un aminoácido.86
Los aminoácidos se sintetizan en proteínas al ser unidos en una cadena por enlaces peptídicos. Cada
proteína posee una secuencia única e irrepetible de aminoácidos, la que se conoce como su estructura
primaria. Los aminoácidos pueden formar una gran variedad de proteínas según la secuencia presente
en la proteína. Las proteínas están constituidas por aminoácidos que han sido activados por la adición
de un ARNt a través de un enlace éster.87 Entonces, el aminoacil-ARNt es un sustrato para el ribosoma,
que va añadiendo los residuos de aminoácidos a la cadena proteica sobre la base de la secuencia de
información que va leyendo el ribosoma en una molécula de ARN mensajero.88
Síntesis de nucleótidos
Los nucleótidos se sintetizan a partir de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido fórmico en rutas que
requieren una cantidad mayor de energía metabólica.8990 En consecuencia, casi todos los organismos
poseen un sistema eficiente para resguardar los nucleótidos preformados.8991 Las purinas se sintetizan
como nucleósidos (bases unidas a ribosa). Tanto la adenina como la guanina son sintetizadas a partir
de un precursor nucleósido, la inosina monofosfato, que se sintetiza a partir de átomos de los
aminoácidos glicina, glutamina y ácido aspártico; lo mismo puede decirse del HCOO−, que es transferido
desde la coenzima tetrahidrofolato. Las pirimidinas, en cambio, se sintetizan a partir del ácido orótico,
que a su vez es sintetizado a partir de la glutamina y el aspartato.92
Síntesis de ADN
Biosíntesis de metabolitos secundarios
La serie de procesos metabólicos implicados en las funciones vitales de los organismos se
denomina metabolismo primario. Por otro lado, existe un conjunto de reacciones bioquímicas que
conforman el denominado metabolismo secundario, el que se produce de forma paralela al
metabolismo primario. Los compuestos orgánicos producidos (metabolitos secundarios) no
desempeñan un papel directo en el crecimiento o la reproducción de los seres vivos sino que cumplen
funciones complementarias de las vitales entre las que figuran comunicación intraespecífica e
interespecífica (como en el caso de los pigmentos aposemáticos y los aleloquímicos), protección
contra condiciones de estrés ambiental ( como radiación, congelación, sequía y estrés salino) y ataque
de depredadores, patógenos o parásitos (como en el caso de fitotoxinas, antibióticos y fitoalexinas).
Las principales rutas metabólicas secundarias son las rutas del mevalonato y 5-fosfono-1-desoxi-D-
xilulosa, la ruta del acetato-malonato, la ruta del ácido shikímico y las rutas secundarias de
aminoácidos.93
Xenobióticos y metabolismo reductor
Todos los organismos se encuentran expuestos de manera constante a compuestos y elementos
químicos que no pueden utilizar como alimento y que serían dañinos si se acumularan en sus células
porque no tendrían una función metabólica. Esos compuestos potencialmente dañinos se
llaman xenobióticos.94 Los xenobióticos como las drogas sintéticas, los venenos naturales y
los antibióticos son detoxificados por un conjunto de enzimas xenobióticas-metabolizadoras que en los
seres humanos incluyen las citocromo oxidasas P450,95 las UDP-glucuroniltransferasas96 y las
glutatión-S-transferasas.
Ese sistema de enzimas actúa en tres etapas. En primer lugar, oxida los xenobióticos (fase I) y luego
conjuga grupos solubles al agua en la molécula (fase II). El xenobiótico modificado puede ser extraído
de la célula por exocitosis y, en organismos pluricelulares, puede ser más metabolizado antes de
ser excretado (fase III). En ecología esas reacciones son particularmente importantes por
la biodegradación microbiana de agentes contaminantes y la biorremediación de tierras
contaminadas.98 Muchas de esas reacciones microbióticas son compartidas con organismos
pluricelulares pero debido a su mayor biodiversidad los microbios son capaces de tratar con un
espectro de xenobióticos más amplio que el que pueden manejar los organismos pluricelulares; los
microbios
pueden
llegar
a
degradar
incluso
agentes
contaminantes
como
los
compuestos organoclorados.99
Un problema relacionado con los organismos aerobios es el estrés oxidativo.100 Sin embargo, una
bacteria estresada podría ser más efectiva para la degradación de esos contaminantes.101
Los procesos como la fosforilación oxidativa y la formación de enlaces disulfuro durante el plegamiento
de proteínas producen especies reactivas del oxígeno como el peróxido de hidrógeno.102 Esos
oxidantes lesivos son neutralizados por metabolitos antioxidantes como el glutatión y por enzimas
como las catalasas y las peroxidasas.103104
Un ejemplo de metabolismo xenobiótico es la depuración de los fármacos por el hígado, como puede
verse en el diagrama adjunto.
Homeostasis: regulación y control
Dado que el ambiente de los organismos cambia constantemente, las reacciones metabólicas son
reguladas para mantener un conjunto de condiciones en la célula, un estado
denominado homeostasis.105106 Esa regulación permite que los organismos respondan a estímulos e
interaccionen con el ambiente.107 Para entender cómo es el control de las vías metabólicas existen dos
conceptos vinculados. En primer lugar, la regulación de una enzima en una ruta es cómo incrementa o
disminuye su actividad en respuesta a señales o estímulos. En segundo lugar, el control llevado a cabo
por esa enzima viene dado por los efectos que ejercen esos cambios de su actividad sobre la
velocidad de la ruta (el flujo de la ruta).108 Por ejemplo, una enzima muestra cambios en su actividad
pero si esos cambios ejercen un efecto mínimo sobre el flujo de la ruta metabólica, entonces esa
enzima no se relaciona con el control de la ruta.109
Esquema de un receptor celular.
E: espacio extracelular.
P: membrana plasmática.
I: espacio intracelular.
Existen múltiples niveles para regular el metabolismo. En la regulación intrínseca, la ruta metabólica se
autorregula para responder a cambios en los niveles de sustratos o productos; por ejemplo, una
disminución en la cantidad de productos puede incrementar el flujo en la ruta para compensarla.108 Ese
tipo de regulación suele implicar una regulación alostérica de las actividades de las distintas enzimas
en la ruta.110 En el control extrínseco una célula de un organismo pluricelular cambia su metabolismo
en respuesta a señales de otras células. Esas señales por lo general son enviadas en forma de
mensajeros como las hormonas y los factores de crecimiento, que son detectados por receptores
celulares específicos en la superficie de la célula.111 Esas señales son transmitidas hacia el interior
celular mediante mensajeros secundarios que generalmente involucran la fosforilación de proteínas.112
Un ejemplo de control extrínseco es la regulación del metabolismo de la glucosa mediante la hormona
denominada insulina.113 La insulina es producida como consecuencia de un aumento de la
concentración de azúcar en la sangre. La unión de esa hormona a sus receptores activa una cascada
de proteín-cinasas que estimulan la absorción de glucosa por la célula para transformarla en moléculas
de almacenamiento como los ácidos grasos y el glucógeno.114 El metabolismo del glucógeno es
controlado por la actividad de la glucógeno fosforilasa, enzima que degrada el glucógeno, y la
glucógeno sintasa, enzima que lo sintetiza. Esas enzimas son reguladas de un modo recíproco: la
fosforilación inhibe a la glucógeno sintetasa pero a su vez activa a la glucógeno fosforilasa. La insulina
induce la síntesis de glucógeno al activar fosfatasas y producir una disminución en la fosforilación de
esas enzimas.115
¿Cuáles funciones lleva a cabo el metabolismo?
Más específicamente, en el metabolismo intervienen dos tipos de actividades: la fabricación de tejidos
corporales y la creación de reservas de energía (conocida como anabolismo o metabolismo
constructivo). Además de la descomposición de tejidos corporales y de reservas de energía para
obtener el combustible necesario para las funciones corporales (catabolismo o metabolismo
destructivo).
La velocidad y el sentido en que se producen esos procesos metabólicos están regulados por distintas
hormonas que se fabrican por el sistema endócrino, como la tiroxina (que se produce en la
glándula tiroides) y la insulina (que se produce en el páncreas).
A veces, el sistema metabólico falla y ocurren los llamados trastornos o enfermedades metabólicas,
algunas pueden heredar. La mayoría suceden porque hay enzimas u hormonas que se concentran de
manera anormal en la sangre o no funcionan correctamente.
Lo que sucede es que es que hay ciertas sustancias químicas que si no se pueden metabolizar o que
si se metabolizan mal pueden causar síntomas graves. Por eso, los problemas del metabolismo deben
tratarse y controlarse.
Problemas que pueden afectar al metabolismo
La mayor parte del tiempo el metabolismo funciona eficazmente sin que ni siquiera tengamos que
pensar en ello. Pero a veces el metabolismo de una persona puede provocar bastantes estragos en
forma de trastorno metabólico. En sentido amplio, un trastorno metabólico es cualquier afección
provocada por una reacción química anómala en las células del cuerpo. La mayoría de trastornos
metabólicos obedecen bien a la existencia de concentraciones anómalas de enzimas u hormonas
en sangre o bien a problemas en el funcionamiento de esas enzimas u hormonas. Cuando
determinadas sustancias químicas no se pueden metabolizar o se metabolizan de forma
defectuosa, esto puede provocar una acumulación de sustancias tóxicas en el cuerpo o una
deficiencia de sustancias necesarias para el funcionamiento normal del cuerpo; ambas situaciones
pueden provocar síntomas graves.
Entre las enfermedades y trastornos metabólicos más frecuentes se incluyen los
siguientes:
Hipertiroidismo. El hipertiroidismo se debe a una glándula tiroidea excesivamente activa. Esta
glándula segrega una cantidad excesiva de tiroxina, lo que acelera el metabolismo ba sal. Provoca
síntomas como pérdida de peso, aceleración de la frecuencia cardiaca, hipertensión arterial, ojos
saltones e hinchazon en el cuello provocada por el agrandamiento de la glándula tiroidea (bocio).
Esta enfermedad se puede controlar mediante medicación, cirugía o radioterapia.
Hipotiroidismo. El hipotiroidismo se debe a una glándula tiroidea inexistente o poco reactiva y
suele ser consecuencia de un problema evolutivo o de una enfermedad que destruye la glándula
tiroidea. Esta glándula segrega una cantidad insuficiente de tiroxina, lo que ralentiza el metabolismo
basal. Cuando el hipotiroidismo no se trata puede provocar problemas cerebrales y de crecimiento.
El hipotiroidismo ralentiza los procesos corporales y provoca fatiga, descenso de la frec uencia
cardíaca, ganancia de peso excesiva y estreñimiento. Los jóvenes a quienes les diagnostican este
trastorno se pueden tratar con hormona tiroidea administrada por vía oral (por boca) a fin de que
tengan una concentración normal de esta hormona en el cuerpo.
Errores congénitos del metabolismo. Algunas enfermedades metabólicas se heredan. Estas
enfermedades se conocen como errores congénitos del metabolismo. Al poco tiempo de nacer un
bebé, se evalúa si padece muchas de esas enfermedades metabólicas. Los errores congénitos del
metabolismo a veces pueden provocar problemas graves si no se controlan a través de la dieta o
con medicación desde muy pronto. Ejemplos de este tipo de trastornos incluyen
la galactosemia (los bebés que nacen con este problema no tiene suficiente cantidad de una
enzima encargada de descomponer el azúcar de la leche, denominado galactosa) y
la fenilcetonuria (este trastorno está provocado por un defecto en la enzima encargada de
descomponer el aminoácido fenilalanina, necesario para el crecimiento normal y la fabricación de
proteínas). Los jóvenes pueden necesitar seguir una dieta especial y/o tomar medicamentos para
controlar problemas metabólicos de nacimiento.
Diabetes tipo 1. La diabetes tipo 1 ocurre cuando el páncreas no produce o secreta suficiente
insulina. Los síntomas de esta enfermedad incluyen orinar en exceso, tener mucha sed y mucha
hambre y perder peso. A la larga, esta enfermedad puede provocar problemas renales, dolor
provocado por lesiones neuronales, ceguera y enfermedad cardiovascular. Los jóvenes que
padecen diabetes tipo 1 necesitan inyectarse insulina regularmente y controlarse la concentración
de azúcar en sangre a fin de reducir el riesgo de desarrollar problemas de salud a consecuencia de
la diabetes.
Diabetes tipo 2. La diabetes tipo 2 ocurre cuando el cuerpo no responde a la insulina con
normalidad. Los síntomas de este trastorno son parecidos a los de la diabetes tipo 1. Muchos
jóvenes y niños que desarrollan este tipo de diabetes tienen sobrepeso, que se cr ee que
desempeña un papel importante en su menor reactividad a la insulina. Algunas personas pueden
tratarse eficazmente con cambios dietéticos, ejercicio y medicación por vía oral, pero en otros casos
son necesarias las inyecciones de insulina. Controlar la concentración de azúcar en sangre reduce
el riesgo de desarrollar los mismos problemas de salud a largo plazo asociados a una diabetes tipo
1 no tratada o mal controlada.
Galactosemia. es un trastorno metabólico congénito. Los bebés que nacen con este problema tienen
dificultad para metabolizar (asimilar) la enzima del azúcar simple o galactosa. La enzima de la azúcar
también se encuentra en los productos lácteos.
Fenilcetonuria. otro trastorno congénito provocado por un defecto en la enzima encargada de
descomponer el aminoácido fenilalanina, necesario para el crecimiento normal y la fabricación de
proteínas.
Posibles síntomas
Los síntomas típicos incluyen orinar frecuentemente, tener mucha sed y mucha hambre. También se
puede perder peso aunque las personas con diabetes tipo 2 tienden a tener sobrepeso o a ser obesas.
A largo plazo, si no se controla, puede causar complicaciones serias. Entre ellas: problemas en los
riñones
(nefropatía diabética), lesiones en los nervios (neuropatía diabética), retinopatía y
ceguera y enfermedad cardiovascular.
En todos los casos, los trastornos metabólicos deben ser tratados y, en general, pueden ser
controlados, y las personas con problemas metabólicos pueden mantener una buena calidad de vida.
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El aparato digestivo y su funcionamiento
¿Qué es el aparato digestivo?
El aparato digestivo está formado por el tracto gastrointestinal, también llamado tracto digestivo, y el
hígado, el páncreas y la vesícula biliar. El tracto gastrointestinal es una serie de órganos huecos
unidos en un tubo largo y retorcido que va desde la boca hasta el ano. Los órganos huecos que
componen el tracto gastrointestinal son la boca, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el
intestino grueso y el ano. El hígado, el páncreas y la vesícula biliar son los órganos sólidos del
aparato digestivo.
El intestino delgado tiene tres partes. La primera parte se llama duodeno. El yeyuno está en el
medio y el íleon está al final. El intestino grueso incluye el apéndice, el ciego, el colon y el recto. El
apéndice es una bolsita con forma de dedo unida al ciego. El ciego es la primera parte del intestino
grueso. El colon es el siguiente. El recto es el final del intestino grueso.
El aparato digestivo
Las bacterias en el tracto gastrointestinal, también llamadas flora intestinal o microbiota, ayudan con
la digestión. Partes de los sistemas nerviosos y circulatorios también ayudan. Trabajando juntos, los
nervios, las hormonas, las bacterias, la sangre y los órganos del aparato digestivo digieren los
alimentos y líquidos que una persona come o bebe cada día.
Descripción
El tubo digestivo mide aproximadamente once metros de longitud, se inicia en la cavidad bucal y
terminan en el ano. En la boca empieza propiamente la digestión, los dientes trituran los alimentos y
las secreciones de las glándulas salivales los humedecen e inician su descomposición
química transformándose en el bolo alimenticio. Más tarde el bolo alimenticio cruza la faringe, sigue
por el esófago y llega al estómago, una bolsa muscular de litro y medio de capacidad cuya mucosa
segrega el potente jugo gástrico. En el estómago el alimento es agitado hasta convertirse en
el quimo.
A la salida del estómago se encuentra el intestino delgado que mide seis metros de largo y se
encuentra muy replegado sobre sí mismo. En su primera porción o duodeno recibe secreciones de
las glándulas intestinales, la bilis procedente de la vesícula biliar y los jugos del páncreas. Todas
estas secreciones contienen gran cantidad de enzimas que degradan los alimentos y los
transforman en sustancias solubles simples como aminoácidos. El tubo digestivo continúa por
el intestino grueso, de algo más de metro y medio de longitud. Su porción final es el recto, que
termina en el ano, por donde se evacuan al exterior los restos indigeribles de los alimentos.
Estructura
Capas del tubo digestivo
1. Mucosa
2. Lámina propia de la mucosa
3. Muscularis mucosae
4. Lumen
5. Tejido linfático
6. Conducto de la glándula.
7. Glándula en mucosa
8. Submucosa
9. Glándula en submucosa
10. Plexo submucoso de Meissner
11. Vena
12. Músculo circular
13. Músculo longitudinal
14. Tejido conectivo areolar
15. Epitelio
16. Plexo mientérico de Auerbach
17. Nervio
18. Arteria
19. Mesenterio
El aparato digestivo está formado por el tubo digestivo y las glándulas anexas (glándulas
salivales, hígado y páncreas). El tubo digestivo procede embriológicamente del endodermo, al igual
que el aparato respiratorio y presenta una sistematización prototípica, comienza en la boca y se
extiende hasta el ano. Su longitud en el hombre es de 10 a 12 metros, siendo seis o siete veces la
longitud total del cuerpo. En su trayecto a lo largo del tronco, discurre por delante de la columna
vertebral. Comienza en la cara, desciende por el cuello y atraviesa las tres grandes cavidades del
cuerpo: torácica, abdominal y pélvica. En el cuello está en relación con el conducto respiratorio, en
el tórax se sitúa en el mediastino posterior entre los dos pulmones y el corazón, y en
el abdomen y pelvis se relaciona con los diferentes órganos del aparato genitourinario.
Histología
Esquema de la pared del tubo digestivo
Histológicamente la pared del tubo digestivo está formado por cuatro capas concéntricas que son
de adentro hacia afuera:
Capa interna o mucosa. Es el revestimiento interior del tubo digestivo y se encuentra en contacto
directo con los alimentos. Está compuesta por una capa de epitelio, una capa de tejido conjuntivo
que se llama lámina propia y una capa fina de músculo liso denominada muscularis mucosa. En el
epitelio pueden existir glándulas que secretan diferentes sustancias hacia la luz. Por ejemplo las
glándulas gástricas situadas en la mucosa del estómago secretan ácido clorhídrico
y pepsinógeno para facilitar la digestión.3
Capa submucosa. Se encuentra debajo de la mucosa y está compuesta de tejido conectivo.
Contiene vasos sanguíneos, glándulas y nervios que forman el plexo de Meissner que es un
componente del sistema nervioso entérico con la función de controlar la motilidad de la mucosa y la
función secretora de las glándulas.
Capa muscular externa, compuesta al igual que la muscularis mucosae, por una capa circular
interna y otra longitudinal externa de músculo liso (excepto en el esófago, donde hay músculo
estriado). Esta capa muscular tiene a su cargo los movimientos peristálticos que desplazan el
contenido de la luz a lo largo del tubo digestivo. Entre sus dos capas se encuentra otro componente
del sistema nervioso entérico, el plexo mientérico de Auerbach, que regula la actividad de esta
capa.
Capa serosa o adventicia. Se denomina según la región del tubo digestivo que reviste, como serosa
si es intraperitoneal o adventicia si es retroperitoneal. La adventicia está conformada por un tejido
conectivo laxo. La serosa aparece cuando el tubo digestivo ingresa al abdomen, y la adventicia
pasa a ser reemplazada por el peritoneo.
El grosor de la pared y el aspecto de superficie, que puede ser lisa o no, cambian dependiendo del
lugar anatómico. La mucosa puede presentar criptas y vellosidades, la submucosa puede presentar
pliegues permanentes o pliegues funcionales. En la pared se encuentran también los plexos
submucoso y mientérico que constituyen el sistema nervioso entérico que se distribuye a lo largo de
todo el tubo digestivo, desde el esófago hasta el ano.
Epitelio
Mucosa Lámina propia
Tubo digestivo
Muscularis mucosa
Submucosa
Muscular
Serosa
Fisiología[editar]
El movimiento peristáltico propulsa los alimentos a través del tubo digestivo
Esquema de la pared del intestino con permeabilidad aumentada. Los dos factores más potentes
que la provocan son ciertas bacterias intestinales y la gliadina4 (principal fracción tóxica del gluten),
independientemente de la predisposición genética, es decir, tanto en celíacos como en no
celíacos.56
Los alimentos después de ser ingeridos y triturados por los dientes con la ayuda de la saliva
producida por las glándulas salivares, forman un bolo alimenticio y pasan por el esófago en su
camino hacia el estómago gracias al movimiento peristáltico. Una vez en el estómago, se inicia el
proceso de digestión facilitado por el ácido clorhídrico secretado por las células parietales del
estómago y las enzimas digestivas. Posteriormente pasan al intestino delgado, donde continúa la
degradación química de los alimentos y tiene lugar la absorción de agua y nutrientes que son
transportados hacia la sangre y la linfa. Al alcanzar el intestino grueso se acumulan las sustancias
de desecho que forman las heces, las cuales se expulsan al exterior a través del ano.7
El tubo digestivo es la principal superficie de intercambio entre el medio externo y el interno en los
animales vertebrados. En un hombre adulto medio la superficie total de la mucosa gastrointestinal
desplegando las microvellosidades intestinales es de alrededor de 350 metros cuadrados. Gracias
al tubo digestivo el individuo puede realizar el proceso de nutrición mediante la digestión y
absorción de los nutrientes contenidos en los alimentos, pero no es menos importante su función de
defensa, pues dispone de sistemas de reconocimiento y rechazo de agentes o sustancias extrañas
procedentes del mundo exterior.8
El intestino posee en su interior una capa de células que forman una barrera. Su misión es, además
de digerir sustancias, actuar defendiendo al organismo del enemigo exterior del ambiente
(sustancias que ingerimos y microorganismos presentes en el intestino). Esto lo logra manteniendo
cerradas las uniones estrechas intercelulares, para impedir el acceso descontrolado de
sustancias, toxinas, químicos, microorganismos y macromoléculas, que de lo contrario podrían
pasar al torrente sanguíneo. Actualmente, se sabe que las uniones estrechas, anteriormente
consideradas como estructuras estáticas, son en realidad dinámicas y se adaptan fácilmente a
diversas circunstancias, tanto fisiológicas como patológicas. Existe un complejo sistema regulador
que orquesta el estado de ensamblaje de la red de proteínas de las uniones estrechas
intercelulares. Asimismo, juega un papel muy importante la colonización bacteriana que constituye
la llamada microflora intestinal formada por bacterias beneficiosas para el organismo. Se calcula
que un individuo normal tiene en su intestino alrededor de 100 billones de bacterias pertenecientes
a entre 500 y 1000 especies diferentes.48
Cuando no funcionan bien las entradas entre las células (las uniones estrechas intercelulares) y en
lugar de estar cerradas o prácticamente cerradas, como deberían, se encuentran abiertas sin
control, se produce un aumento de la permeabilidad intestinal. Esta apertura provoca que entren
sustancias en el cuerpo y que, dependiendo de la predisposición genética de la persona, puedan
desarrollarse enfermedades autoinmunes, inflamatorias, infecciones, alergias o cánceres, tanto
intestinales como en otros órganos.4
Hasta fechas recientes, se asumía que los bebés nacen completamente libres de gérmenes y que la
colonización inicial del intestino del recién nacido se produce durante el parto. No obstante, varios
estudios concluyen que esta colonización comienza antes del nacimiento del bebé. Las bacterias
maternas pasan de la madre al aparato digestivo del feto desde las primeras fases del embarazo, si
bien no se conocen los posibles mecanismos implicados en este fenómeno.
Enzimas digestivas
Las enzimas digestivas son sustancias capaces de romper las grandes moléculas presentes en los
alimentos y convertirlas en moléculas más pequeñas que pueden ser absorbidas a través del
intestino. Algunas de las más importantes son la lipasa producidas por el páncreas,
las proteasas producidas por el estómago y el páncreas que descomponen las proteínas en
aminoácidos, la amilasa, la lactasa secretada por el intestino delgado que descompone la lactosa
presente en la leche y la sacarasa que actúa sobre la sacarosa y la convierte en glucosa y fructosa.7
Absorción de hidratos de carbono
Absorción de proteínas
Absorción de grasas
¿Por qué es importante la digestión?
La digestión es importante porque el cuerpo necesita los nutrientes provenientes de los alimentos y
bebidas para funcionar correctamente y mantenerse sano. Las proteínas, las grasas, los
carbohidratos, las vitaminas NIH external link, los minerales NIH external link y el agua son
nutrientes. El aparato digestivo descompone químicamente los nutrientes en partes lo
suficientemente pequeñas como para que el cuerpo pueda absorber los nutrientes y usarlos para la
energía, crecimiento y reparación de las células.
Las proteínas se descomponen químicamente en aminoácidos
Las grasas se descomponen químicamente en ácidos grasos y glicerol
Los carbohidratos se descomponen químicamente en azúcares simples
El aparato digestivo descompone químicamente los nutrientes en partes que son lo suficientemente
pequeñas como para que el cuerpo las absorba.
¿Cómo funciona el aparato digestivo?
Cada parte del aparato digestivo ayuda a transportar los alimentos y líquidos a través del tracto
gastrointestinal, a descomponer químicamente los alimentos y líquidos en partes más pequeñas, o
ambas cosas. Una vez que los alimentos han sido descompuestos químicamente en partes lo
suficientemente pequeñas, el cuerpo puede absorber y transportar los nutrientes adonde se
necesitan. El intestino grueso absorbe agua y los productos de desecho de la digestión se
convierten en heces. Los nervios y las hormonas ayudan a controlar el proceso digestivo.
El proceso digestivo
Órgano
Movimiento
Boca
Masticar
Esófago
Jugos digestivos
Partículas de alimentos que son
que son
descompuestos químicamente
añadidos
Almidones, un tipo de
Saliva
carbohidrato
Ninguno
Ninguno
Peristalsis
El músculo superior en el estómago se
Ácido estomacal
relaja para permitir la entrada de los
Estómago
y enzimas
Proteínas
alimentos y el músculo inferior mezcla los
digestivas
alimentos con el jugo digestivo
Jugo digestivo
Intestino
Harinas, proteínas y
Peristalsis
del intestino
delgado
carbohidratos
delgado
Carbohidratos, grasas y
Páncreas Ninguno
Jugo pancreático
proteínas
Hígado
Ninguno
Bilis
Grasas
Las bacterias en el intestino
Intestino
grueso también pueden
Peristalsis
Ninguno
grueso
descomponer químicamente los
alimentos.
¿Cómo se transportan los alimentos a través del tracto gastrointestinal?
Los alimentos son transportados a través del tracto gastrointestinal mediante un proceso llamado
peristalsis. Los órganos grandes y huecos del tracto gastrointestinal contienen una capa muscular
que permite que sus paredes se muevan. El movimiento empuja los alimentos y los líquidos a través
del tracto gastrointestinal y mezcla el contenido dentro de cada órgano. El músculo detrás de los
alimentos se contrae y empuja los alimentos hacia adelante, mientras que el músculo que está
frente a los alimentos se relaja para permitir que los alimentos se movilicen.
El proceso digestivo empieza cuando una persona se pone comida en la boca.
Boca—Los alimentos comienzan a movilizarse a través del tracto gastrointestinal cuando una
persona come. Cuando la persona traga, la lengua empuja los alimentos hacia la garganta. Un
pequeño colgajo de tejido, llamado epiglotis, se pliega sobre la tráquea para evitar que la persona
se ahogue y así los alimentos pasan al esófago.
Esófago— Una vez que la persona comienza a tragar, el proceso se vuelve automático. El cerebro
envía señales a los músculos del esófago y la peristalsis empieza.
Esfínter esofágico inferior—Cuando los alimentos llegan al final del esófago, un anillo muscular
llamado el esfínter esofágico inferior se relaja y permite que los alimentos pasen al estómago. Este
esfínter usualmente permanece cerrado para evitar que lo que está en el estómago fluya de regreso
al esófago.
Estómago—Después de que los alimentos entran al estómago, los músculos del estómago
mezclan los alimentos y el líquido con jugos digestivos. El estómago vacía lentamente su contenido,
llamado quimo, en el intestino delgado.
Intestino delgado—Los músculos del intestino delgado mezclan los alimentos con jugos digestivos
del páncreas, hígado e intestino y empujan la mezcla hacia adelante para continuar el proceso de
digestión. Las paredes del intestino delgado absorben el agua y los nutrientes digeridos
incorporándolos al torrente sanguíneo. A medida que continúa la peristalsis, los productos de
desecho del proceso digestivo pasan al intestino grueso.
Intestino grueso—Los productos de desecho del proceso digestivo incluyen partes no digeridas de
alimentos, líquidos y células viejas del revestimiento del tracto gastrointestinal. El intestino grueso
absorbe agua y cambia los desechos de líquidos a heces. La peristalsis ayuda a movilizar las heces
hacia el recto.
Recto—El extremo inferior del intestino grueso, el recto, almacena las heces hasta que las empuja
fuera del ano durante la defecación.
¿Cómo funciona el aparato digestivo para descomponer químicamente los
alimentos en pequeñas partes que el cuerpo puede usar?
A medida que los alimentos se transportan a través del tracto gastrointestinal, los órganos
digestivos descomponen químicamente los alimentos en partes más pequeñas usando:

movimientos, como masticar, exprimir y mezclar

jugos digestivos, como ácido estomacal, bilis y enzimas
Boca—El proceso digestivo comienza en la boca cuando una persona mastica. Las glándulas
salivales producen saliva, un jugo digestivo que humedece los alimentos para transportarlos más
fácilmente por el esófago hacia el estómago. La saliva también tiene una enzima que comienza a
descomponer químicamente los almidones en los alimentos.
Faringe-La faringe es una estructura con forma de tubo, está situada en el cuello y revestida de
membrana mucosa; conecta la cavidad bucal y las fosas nasales con el esófago y la laringe
respectivamente. Por ella pasan tanto el aire como los alimentos, por lo que forma parte del aparato
digestivo y del aparato respiratorio. Ambas vías quedan separadas por la epiglotis, que actúa como
una válvula. En el ser humano la faringe mide unos trece centímetros de largo y se extiende desde
la base externa del cráneo hasta la sexta o séptima vértebra cervical, por delante de la columna
vertebral
Esófago—Después de tragar, la peristalsis empuja la comida por el esófago hacia el estómago.
Estómago—Las glándulas situadas en el revestimiento del estómago producen ácidos estomacales
y enzimas que descomponen químicamente los alimentos. Los músculos del estómago mezclan la
comida con estos jugos digestivos.
Esquema de un estómago humano.
Páncreas—El páncreas produce un jugo digestivo que tiene enzimas que descomponen
químicamente los carbohidratos, grasas y proteínas. El páncreas suministra el jugo digestivo al
intestino
delgado
a
través
de
pequeños
tubos
llamados
conductos.
Anatomía del páncreas. Obsérvese el conducto pancreático por el que el jugo pancreático se vierte
al duodeno para facilitar la digestión
Es una glándula íntimamente relacionada con el duodeno, produce jugo pancreático que se vierte
al intestino a través del conducto pancreático, sus secreciones son de gran importancia en la
digestión de los alimentos. El páncreas segrega también hormonas como la insulina que pasan
directamente a sangre y ayudan a controlar el metabolismo de los azúcares.
Hígado—El hígado produce un jugo digestivo llamado bilis que ayuda a digerir las grasas y algunas
vitaminas. Los conductos biliares transportan la bilis desde el hígado hasta la vesícula biliar para ser
almacenada o hasta el intestino delgado para ser usada. Relación de hígado y estómago
El estómago es un órgano en el que se acumula comida. Varía de forma según el estado de
repleción (cantidad de contenido alimenticio presente en la cavidad gástrica) en que se halla,
habitualmente tiene forma de "J". Consta de varias partes que son: fundus, cuerpo, antro y píloro.
Su borde menos extenso se denomina curvatura menor y la otra, curvatura mayor. El cardias es el
límite entre el esófago y el estómago y el píloro es el límite entre el estómago y el intestino delgado.
En un individuo de tamaño medio mide aproximadamente 25 cm del cardias al píloro y
el diámetro transverso es de 12 cm.
En su interior encontramos principalmente dos tipos de células:
Células parietales que secretan el ácido clorhídrico (HCl) y el factor intrínseco,
una glucoproteína necesaria para la absorción de la vitamina B12 en el intestino delgado.
Células principales u oxínticas que secretan pepsinógeno, precursor enzimático que se activa con el
HCl formando pepsina.
La secreción de jugo gástrico está regulada tanto por el sistema nervioso como el sistema
endocrino,
proceso
en
el
que
actúan
varias
sustancias: gastrina, colecistoquinina, secretina y péptido inhibidor gástrico. Cuando la comida llega
al estómago, actúa sobre ella el ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico degrada las proteínas de los
alimentos y activa la pepsina que es una enzima que actúa también sobre las proteínas. En el
estómago se secreta también una enzima lipasa que interviene en la degradación de las grasas,
pero su papel es muy escaso. Los alimentos mezclados con los jugos gástricos y el moco producido
por las células secretoras del estómago forman una sustancia semilíquida que se denomina quimo,
la cual avanza hacia el intestino delgado para continuar el proceso de digestión.10
Vesícula biliar—La vesícula biliar almacena la bilis entre comidas. Cuando una persona come, la
vesícula biliar exprime bilis hacia el intestino delgado a través de los conductos biliares.
La vesícula biliar es una víscera hueca pequeña situada en la cara inferior del hígado. Su función es
la de almacenar y concentrar la bilis segregada por el hígado, hasta ser requerida por los procesos
de la digestión. Cuando se contrae expulsa la bilis concentrada hacia el duodeno a través
del conducto cístico. Es de forma ovalada o ligeramente piriforme y su diámetro mayor oscila entre
5 y 8 cm.
Intestino delgado—El intestino delgado produce un jugo digestivo, el cual se mezcla con la bilis y
un jugo pancreático para completar la descomposición química de proteínas, carbohidratos y
grasas. Las bacterias en el intestino delgado producen algunas de las enzimas necesarias para
digerir los carbohidratos. El intestino delgado transporta agua del torrente sanguíneo al tracto
gastrointestinal para ayudar a descomponer químicamente los alimentos. El intestino delgado
también absorbe agua con otros nutrientes.
Lámina anatómica en la que se observa el intestino delgado incluyendo el yeyuno y el íleon
El intestino delgado comienza en el duodeno (tras el píloro) y termina en la válvula ileocecal, donde
se une a la primera parte del intestino grueso. Mide entre 6 y 7 metros de longitud y de 2.5 a 3 cm
de diámetro. Su calibre disminuye progresivamente desde su origen hasta la válvula ileocecal.
En el intestino delgado se absorben los nutrientes de los alimentos ya digeridos. El tubo está
repleto de vellosidades que amplían la superficie de absorción. El intestino delgado se divide en dos
partes, la primera es el duodeno que tiene una longitud de 30 cm y la segunda es el yeyuno-íleon
que mide 6 metros y medio.
El duodeno es la primera parte del intestino delgado, mide unos 25-30 cm de longitud. El duodeno
parte del píloro y termina uniéndose al yeyuno. En el duodeno, se vierten una diversidad de
secreciones, como la bilis procedente de la vesícula biliar y el jugo pancreático procedente del
páncreas.
El yeyuno-íleon es una parte del intestino delgado formado por el yeyuno y el íleon. En conjunto
mide entre 6 y 7 metros, de los cuales los 2/5 proximales corresponden al yeyuno y los 3/5 distales
al íleon, no existiendo una separación clara entre las dos porciones.11 Se caracteriza por presentar
unos extremos relativamente fijos: El primero limita con el duodeno y el segundo con la válvula
ileocecal y primera porción del ciego. Su calibre disminuye lenta, pero progresivamente en dirección
al intestino grueso. El intestino delgado presenta numerosas vellosidades intestinales que aumentan
la superficie de absorción intestinal de los nutrientes.
Intestino grueso—En el intestino grueso, más agua se transporta desde el tracto gastrointestinal
hasta el torrente sanguíneo. Las bacterias en el intestino grueso ayudan a descomponer
químicamente los nutrientes restantes y producen vitamina K NIH external link. Los productos de
desecho de la digestión, inclusive las partes de los alimentos que aún son demasiado grandes, se
convierten en heces.
Esquema del intestino grueso. 1.Apéndice vermiforme, 2.ciego, 3.Válvula ileocecal, 4.Íleon, 5.Colon
ascendente. 6.Taenia coli, 7.Ángulo hepático del colon, 8.Colon transverso, 9.Ángulo esplénico del
colon, 10.Haustras, 11.Colon descendente, 12. Flexura sigmoidea, 13.Colon sigmoideo, 14.Recto,
15.Ano.
El intestino grueso se inicia a partir de la válvula ileocecal en un fondo de saco denominado ciego y
termina en el recto. Desde el ciego al recto describe una serie de curvas, formando un marco en
cuyo centro están las asas del yeyuno e íleon. Su longitud es variable, entre 120 y 160 cm, y su
calibre disminuye progresivamente, siendo la porción más estrecha la región donde se une con el
recto o unión rectosigmoidea en la que su diámetro no suele sobrepasar los 3 cm, mientras que el
ciego es de 6 o 7 cm.
El intestino grueso se divide en varias porciones que se denominan ciego, colon ascendente con
una longitud de 15 cm, colon transverso con una longitud media de 50 cm, colon descendente con
10 cm de longitud, colon sigmoideo, recto y ano. El recto es la parte terminal del tubo digestivo.
Ano
El ano es la abertura final del tracto digestivo. Consta de una esfínter anal externo y otro interno
que tienen la función de controlar el proceso de expulsión de las heces al exterior. El
funcionamiento inadecuado de los esfínteres del ano puede provocar incontinencia fecal.12
Desarrollo
El sistema digestivo se origina a partir del tubo digestivo primitivo, el cual se forma de la capa
embrionaria conocida como endodermo, sin embargo, la boca procede del ectodermo. El primitivo
tubo digestivo se divide en cinco porciones que partiendo de la boca se llaman faringe, intestino
anterior, intestino medio, intestino posterior y cloaca. 1314
Del intestino anterior deriva el esófago, estómago, primera y segunda porción del duodeno, hígado
y páncreas.
Del intestino medio deriva la tercera y cuarta porción del duodeno, yeyuno, íleon, ciego, apéndice
vermiforme, colon ascendente y la porción derecha del colon transverso. Estás porciones reciben
sangre a partir de la arteria mesentérica superior.
Del intestino posterior deriva la porción izquierda del colon transverso, colon descendente y colon
sigmoideo, todas estas porciones reciben sangre a partir de la arteria mesentérica inferior.
La cloaca se divide a partir de la quinta semana en dos partes por el tabique urogenital. La porción
anterior se llama seno urogenital, la posterior o seno anorrectal da origen al recto y el ano.
El páncreas se forma a partir de dos esbozos del endodermo que aparecen en la 4ª y 5ª semana y
acaban por unirse. El hígado tiene un origen embriológico complejo pues las células hepáticas
proceden de un esbozo del endodermo, mientras que la cápsula de Glisson y los sinusoides
hepáticos proceden del mesodermo.
Enfermedades del aparato digestivo
El aparato digestivo es un sistema fundamental para el cuerpo. Algunas de las enfermedades que le
afectan son las siguientes:
Gastroenteritis aguda: Inflamación del intestino provocada por diversas causas, la más frecuente
son los rotavirus. Los síntomas principales son diarrea, vómitos y dolores abdominales. Aunque
generalmente las manifestaciones son leves, puede provocar graves consecuencias, entre
ellas deshidratación, sobre todo en niños pequeños.15
Síndrome del intestino irritable (SII): No es una enfermedad propiamente dicha,16 sino un
conjunto de trastornos funcionales del intestino17 que se caracterizan por la presencia de episodios
recurrentes de dolor abdominal, molestias acompañadas de hinchazón abdominal y alteraciones en
la frecuencia y/o en la consistencia de las deposiciones.1716 No obstante, actualmente se dispone
de pruebas diagnósticas que hablan a favor de que ya no es apropiado seguir considerando al SII
como un trastorno puramente funcional.1819 No es una enfermedad psiquiátrica ni psicológica. No
se ha demostrado la existencia de factores psicológicos que provoquen el SII o que influyan en su
instalación, si bien los factores psicológicos pueden contribuir al deterioro de la calidad de vida.20
Hasta un 30-60 % de personas tratadas como si tuvieran el síndrome del intestino irritable son en
realidad celíacos y un porcentaje aún no determinado tiene sensibilidad al gluten no celíaca, cuya
prevalencia es muy superior a la de la enfermedad celíaca.21222324
Enfermedad celíaca (EC): No es una enfermedad únicamente digestiva, sino un proceso de
naturaleza autoinmune que afecta al intestino y a diversos órganos y sistemas, de difícil
diagnóstico. Es producida por una intolerancia permanente al gluten, en personas con
predisposición genética. Los síntomas digestivos suelen ser leves o incluso ausentes,
especialmente a partir de los 2 años de vida, pero pueden desarrollarse numerosos síntomas y
trastornos no digestivos, por lo que habitualmente no es reconocida ni diagnosticada, a pesar de
tratarse de la enfermedad digestiva crónica más frecuente.25262728
La sensibilidad al gluten no celíaca es la forma más frecuente actualmente de los trastornos
relacionados con el gluten,2930 con una prevalencia estimada 6-10 veces mayor que la de la
enfermedad celíaca (hasta un 13 % de la población).31 Un número cada vez mayor de personas
padece un conjunto de síntomas gastrointestinales (algunos achacados erróneamente a un
síndrome del intestino irritable)32 o de otro tipo (que pueden afectar prácticamente a cualquier
órgano), similares a los que se presentan en la enfermedad celíaca, que mejoran o desaparecen
completamente tras eliminar el gluten de la dieta y reaparecen al volver a ingerirlo. Los pacientes
permanecen habitualmente en una "tierra de nadie", sin reconocer ni diagnosticar por los
especialistas, "huérfanos" de la atención médica y el tratamiento adecuados.33
Enfermedad inflamatoria intestinal. Este nombre se emplea para referirse a una serie de
procesos inflamatorios que afectan predominantemente al intestino y cursan por brotes. Agrupa
varias enfermedades, principalmente la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa.34
Úlcera péptica que afecta al estómago.
Úlcera péptica (UP): Se trata de un defecto o lesión de la mucosa gastrointestinal, que se perpetúa
como consecuencia de la actividad ácido-péptica. Las áreas de localización son fundamentalmente
el estómago y el bulbo duodenal.
Cáncer: Diferentes tipos de cáncer pueden afectar a los órganos del aparato digestivo. Algunos de
los más frecuentes son:
Cáncer de esófago.
Cáncer de estómago. Más del 90 % de todos los
adenocarcinoma
gástrico
(AG),
provocado
por
la infección por Helicobacter pylori, la alimentación y la
ambientales son responsables del 62 % de los cánceres
28 %.
tumores de estómago se deben al
una
compleja
interacción
entre
predisposición genética. Los factores
gástricos y los factores hereditarios del
Cáncer de colon.
Cáncer de páncreas.
Cáncer de hígado.
¿Qué les sucede a los alimentos digeridos?
El intestino delgado absorbe la mayoría de los nutrientes en los alimentos y el sistema circulatorio
los pasa a otras partes del cuerpo para almacenarlos o usarlos. Hay células especiales que ayudan
a que los nutrientes absorbidos crucen el revestimiento intestinal para pasar al torrente sanguíneo.
La sangre transporta azúcares simples, aminoácidos, glicerol y algunas vitaminas y sales al hígado.
El hígado almacena, procesa y distribuye nutrientes al resto del cuerpo cuando es necesario.
El sistema linfático NIH external link (en inglés), una red de vasos sanguíneos que transportan
glóbulos blancos y un líquido llamado linfa a través del cuerpo para combatir las infecciones,
absorbe los ácidos grasos y las vitaminas.
El cuerpo usa azúcares, aminoácidos, ácidos grasos y glicerol para desarrollar las sustancias
necesarias para la energía, crecimiento y reparación de las células.
¿Cómo controla el cuerpo el proceso digestivo?
Las hormonas y los nervios trabajan juntos para ayudar a controlar el proceso digestivo. Hay
señales que fluyen dentro del tracto gastrointestinal y que van de ida y vuelta del tracto
gastrointestinal al cerebro.
Hormonas
Las células que recubren el estómago e intestino delgado producen y liberan hormonas que
controlan el funcionamiento del aparato digestivo. Estas hormonas le comunican al cuerpo cuándo
debe producir jugos digestivos y envían señales al cerebro indicando si una persona tiene hambre o
está llena. El páncreas también produce hormonas que son importantes para la digestión.
Nervios
El cuerpo tiene nervios que conectan el sistema nervioso central (el cerebro y la médula espinal)
con el aparato digestivo y controlan algunas funciones digestivas. Por ejemplo, cuando una persona
ve o huele comida, el cerebro envía una señal que hace que las glándulas salivales "le hagan la
boca agua" para prepararla para comer.
El cuerpo también tiene un sistema nervioso entérico (SNE), compuesto de nervios dentro de las
paredes del tracto gastrointestinal. Cuando los alimentos estiran las paredes del tracto
gastrointestinal, los nervios del SNE liberan muchas sustancias diferentes que aceleran o retrasan
la movilización de los alimentos y la producción de jugos digestivos. Los nervios envían señales
para controlar las acciones de los músculos del intestino de contraerse y relajarse con el fin de
empujar los alimentos a través de los intestinos.
https://www.niddk.nih.gov/
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