El tracto gastrointestinal ( tracto GI , tracto digestivo , canal alimentario ) es el tracto o pasaje del sistema digestivo que va desde la boca hasta el ano . El tracto GI contiene todos los órganos principales del sistema digestivo, en humanos y otros animales, incluidos el esófago , el estómago y los intestinos . Los alimentos ingeridos a través de la boca se digieren para extraer nutrientes y absorber energía , y los desechos se expulsan por el ano en forma de heces . Gastrointestinal es un adjetivo que significa o pertenece al estómago y los intestinos.
La mayoría de los animales tienen un tracto digestivo completo. Las excepciones son los más primitivos: las esponjas tienen pequeños poros ( ostia ) a lo largo de su cuerpo para la digestión y un poro dorsal más grande ( ósculo ) para la excreción, las medusas peine tienen una boca ventral y poros anales dorsales, mientras que los cnidarios y los acelos tienen un solo poro tanto para la digestión como para la excreción. [1] [2]
El tracto gastrointestinal humano consta del esófago , el estómago y los intestinos, y se divide en los tractos gastrointestinales superior e inferior. [3] El tracto GI incluye todas las estructuras entre la boca y el ano , [4] formando un pasaje continuo que incluye los principales órganos de la digestión, a saber, el estómago , el intestino delgado y el intestino grueso . El sistema digestivo humano completo está formado por el tracto gastrointestinal más los órganos accesorios de la digestión (la lengua , las glándulas salivales , el páncreas , el hígado y la vesícula biliar ). [5] El tracto también puede dividirse en intestino anterior , intestino medio e intestino posterior , lo que refleja el origen embriológico de cada segmento. Todo el tracto GI humano mide unos nueve metros (30 pies) de largo en la autopsia . Es considerablemente más corto en el cuerpo vivo porque los intestinos, que son tubos de tejido muscular liso , mantienen un tono muscular constante en un estado de tensión media, pero pueden relajarse en puntos para permitir la distensión local y el peristaltismo . [6] [7]
El tracto gastrointestinal contiene la microbiota intestinal , con unas 1.000 cepas diferentes de bacterias que tienen diversas funciones en el mantenimiento de la salud inmunológica y el metabolismo , y muchos otros microorganismos . [8] [9] [10] Las células del tracto gastrointestinal liberan hormonas para ayudar a regular el proceso digestivo. Estas hormonas digestivas , incluidas la gastrina , la secretina , la colecistoquinina y la grelina , están mediadas a través de mecanismos intracrinos o autocrinos , lo que indica que las células que liberan estas hormonas son estructuras conservadas a lo largo de la evolución . [11]
La estructura y función pueden describirse tanto como anatomía macroscópica como como anatomía microscópica o histología . El tracto en sí se divide en tracto superior e inferior, y los intestinos en partes delgadas y grandes . [12]
El tracto gastrointestinal superior consta de la boca , la faringe , el esófago , el estómago y el duodeno . [13] La demarcación exacta entre los tractos superior e inferior es el músculo suspensorio del duodeno . Esto diferencia los límites embrionarios entre el intestino anterior y el intestino medio, y también es la división que utilizan comúnmente los médicos para describir el sangrado gastrointestinal como de origen "superior" o "inferior". Tras la disección , el duodeno puede parecer un órgano unificado, pero se divide en cuatro segmentos según la función, la ubicación y la anatomía interna. Los cuatro segmentos del duodeno son los siguientes (comenzando en el estómago y avanzando hacia el yeyuno): bulbo , descendente, horizontal y ascendente. El músculo suspensorio une el borde superior del duodeno ascendente al yeyuno.
El músculo suspensorio es un hito anatómico importante que muestra la división formal entre el duodeno y el yeyuno, la primera y segunda parte del intestino delgado, respectivamente. [14] Este es un músculo delgado que se deriva del mesodermo embrionario .
El tracto gastrointestinal inferior incluye la mayor parte del intestino delgado y todo el intestino grueso . [15] En la anatomía humana , el intestino ( en griego: éntera ) es el segmento del tracto gastrointestinal que se extiende desde el esfínter pilórico del estómago hasta el ano y, como en otros mamíferos, consta de dos segmentos: el intestino delgado y el intestino grueso . En los humanos, el intestino delgado se subdivide en el duodeno , el yeyuno y el íleon, mientras que el intestino grueso se subdivide en el ciego , el colon ascendente, transverso, descendente y sigmoide , el recto y el canal anal . [16] [17]
El intestino delgado comienza en el duodeno y es una estructura tubular, que suele tener entre 6 y 7 m de longitud. [18] Su área mucosa en un ser humano adulto es de unos 30 m 2 (320 pies cuadrados). [19] La combinación de los pliegues circulares , las vellosidades y las microvellosidades aumenta el área de absorción de la mucosa unas 600 veces, lo que da un área total de unos 250 m 2 (2700 pies cuadrados) para todo el intestino delgado. [20] Su función principal es absorber los productos de la digestión (incluidos los carbohidratos, las proteínas, los lípidos y las vitaminas) en el torrente sanguíneo. Hay tres divisiones principales:
El intestino grueso , también llamado colon, forma un arco que comienza en el ciego y termina en el recto y el canal anal . También incluye el apéndice , que está unido al ciego . Su longitud es de aproximadamente 1,5 m, y el área de la mucosa en un ser humano adulto es de aproximadamente 2 m 2 (22 pies cuadrados). [19] Su función principal es absorber agua y sales. El colon se divide además en:
El intestino es una estructura derivada del endodermo . Aproximadamente en el día dieciséis del desarrollo humano, el embrión comienza a plegarse ventralmente (la superficie ventral del embrión se vuelve cóncava ) en dos direcciones: los lados del embrión se pliegan uno sobre el otro y la cabeza y la cola se pliegan una hacia la otra. El resultado es que una parte del saco vitelino , una estructura revestida de endodermo en contacto con el aspecto ventral del embrión, comienza a desprenderse para convertirse en el intestino primitivo. El saco vitelino permanece conectado al tubo intestinal a través del conducto vitelino . Por lo general, esta estructura retrocede durante el desarrollo; en los casos en que no lo hace, se conoce como divertículo de Meckel .
Durante la vida fetal , el intestino primitivo se va formando gradualmente en tres segmentos: intestino anterior , intestino medio e intestino posterior . Aunque estos términos se utilizan a menudo en referencia a segmentos del intestino primitivo, también se utilizan con regularidad para describir regiones del intestino definitivo.
Cada segmento del intestino se especifica aún más y da lugar a estructuras intestinales y relacionadas con el intestino específicas en el desarrollo posterior. Los componentes derivados del intestino propiamente dicho, incluidos el estómago y el colon , se desarrollan como hinchazones o dilataciones en las células del intestino primitivo. Por el contrario, los derivados relacionados con el intestino, es decir, aquellas estructuras que derivan del intestino primitivo pero que no forman parte del intestino propiamente dicho, en general, se desarrollan como bolsas del intestino primitivo. Los vasos sanguíneos que irrigan estas estructuras permanecen constantes durante todo el desarrollo. [21]
El tracto gastrointestinal tiene una forma de histología general con algunas diferencias que reflejan la especialización en la anatomía funcional. [22] El tracto gastrointestinal se puede dividir en cuatro capas concéntricas en el siguiente orden:
La mucosa es la capa más interna del tracto gastrointestinal. La mucosa rodea el lumen , o espacio abierto dentro del tubo. Esta capa entra en contacto directo con los alimentos digeridos ( quimo ). La mucosa está formada por:
Las mucosas están altamente especializadas en cada órgano del tracto gastrointestinal para hacer frente a las diferentes afecciones. La mayor variación se observa en el epitelio.
La submucosa está formada por una capa irregular densa de tejido conectivo con grandes vasos sanguíneos, linfáticos y nervios que se ramifican hacia la mucosa y la muscularis externa . Contiene el plexo submucoso , un plexo nervioso entérico , situado en la superficie interna de la muscularis externa .
La capa muscular consta de una capa circular interna y una capa externa longitudinal . La capa circular evita que los alimentos se desplacen hacia atrás y la capa longitudinal acorta el tracto. Las capas no son verdaderamente longitudinales o circulares, sino que las capas de músculo son helicoidales con diferentes pasos. La circular interna es helicoidal con un paso pronunciado y la longitudinal externa es helicoidal con un paso mucho más superficial. [23] Si bien la muscularis externa es similar en todo el tracto gastrointestinal, una excepción es el estómago, que tiene una capa muscular oblicua interna adicional para ayudar a triturar y mezclar los alimentos. La muscularis externa del estómago está compuesta por la capa oblicua interna, la capa circular media y la capa longitudinal externa.
Entre las capas musculares circular y longitudinal se encuentra el plexo mientérico , que controla la peristalsis. La actividad la inician las células marcapasos ( células intersticiales mientéricas de Cajal ). El intestino tiene una actividad peristáltica intrínseca ( ritmo eléctrico basal ) debido a su sistema nervioso entérico autónomo. La frecuencia puede ser modulada por el resto del sistema nervioso autónomo . [23]
Las contracciones coordinadas de estas capas se denominan peristalsis e impulsan el alimento a través del tracto gastrointestinal. El alimento en el tracto gastrointestinal se denomina bolo (bola de alimento) desde la boca hasta el estómago. Después del estómago, el alimento se digiere parcialmente y se vuelve semilíquido, y se lo conoce como quimo . En el intestino grueso, la sustancia semisólida restante se conoce como heces . [23]
La capa más externa del tracto gastrointestinal consta de varias capas de tejido conectivo .
Las partes intraperitoneales del tracto gastrointestinal están cubiertas de serosa . Estas incluyen la mayor parte del estómago , la primera parte del duodeno , todo el intestino delgado , el ciego y el apéndice , el colon transverso , el colon sigmoide y el recto . En estas secciones del intestino, existe un límite claro entre el intestino y el tejido circundante. Estas partes del tracto tienen un mesenterio .
Las partes retroperitoneales están cubiertas por adventicia . Se fusionan con el tejido circundante y se mantienen fijas en su posición. Por ejemplo, la sección retroperitoneal del duodeno suele pasar por el plano transpilórico . Entre ellas se encuentran el esófago , el píloro del estómago, el duodeno distal , el colon ascendente , el colon descendente y el conducto anal . Además, la cavidad oral tiene adventicia.
Aproximadamente 20.000 genes codificadores de proteínas se expresan en células humanas y el 75% de estos genes se expresan en al menos una de las diferentes partes del sistema de órganos digestivos. [24] [25] Más de 600 de estos genes se expresan de forma más específica en una o más partes del tracto GI y las proteínas correspondientes tienen funciones relacionadas con la digestión de los alimentos y la absorción de nutrientes. Ejemplos de proteínas específicas con tales funciones son el pepsinógeno PGC y la lipasa LIPF , expresadas en células principales , y la ATPasa gástrica ATP4A y el factor intrínseco gástrico GIF , expresados en células parietales de la mucosa del estómago. Las proteínas específicas expresadas en el estómago y el duodeno implicadas en la defensa incluyen proteínas mucinas , como la mucina 6 y la intelectina-1 . [26]
El tiempo que tarda el alimento en transitar por el tracto gastrointestinal varía en función de múltiples factores, como la edad, la etnia y el género. [27] [28] Se han utilizado varias técnicas para medir el tiempo de tránsito, como la radiografía después de una comida marcada con bario , el análisis de hidrógeno en el aliento , el análisis gammagráfico después de una comida marcada con radioisótopos , [29] y la simple ingestión y detección de granos de maíz . [30] Se necesitan entre 2,5 y 3 horas para que el 50% del contenido salga del estómago. [ cita médica requerida ] La velocidad de digestión también depende del material que se digiere, ya que la composición de los alimentos de la misma comida puede salir del estómago a diferentes velocidades. [31] El vaciado total del estómago tarda alrededor de 4 a 5 horas, y el tránsito a través del colon tarda entre 30 y 50 horas. [29] [32] [33]
El tracto gastrointestinal forma una parte importante del sistema inmunológico . [34]
Se estima que la superficie del tracto digestivo es de unos 32 metros cuadrados, o aproximadamente la mitad de una cancha de bádminton. [19] Con una exposición tan grande (más de tres veces mayor que la superficie expuesta de la piel ), estos componentes inmunes funcionan para evitar que los patógenos ingresen a los sistemas circulatorios sanguíneo y linfático. [35] Los componentes fundamentales de esta protección son proporcionados por la barrera mucosa intestinal , que está compuesta de elementos físicos, bioquímicos e inmunes elaborados por la mucosa intestinal. [36] Los microorganismos también se mantienen a raya mediante un extenso sistema inmunológico que comprende el tejido linfoide asociado al intestino (GALT).
Existen otros factores que contribuyen a la protección contra la invasión de patógenos. Por ejemplo, el pH bajo (que oscila entre 1 y 4) del estómago es letal para muchos microorganismos que ingresan en él. [37] De manera similar, el moco (que contiene anticuerpos IgA ) neutraliza muchos microorganismos patógenos. [38] Otros factores que contribuyen a la función inmunitaria del tracto gastrointestinal incluyen las enzimas secretadas en la saliva y la bilis .
Las bacterias beneficiosas también pueden contribuir a la homeostasis del sistema inmunológico gastrointestinal. Por ejemplo, Clostridia , uno de los grupos bacterianos más predominantes en el tracto GI, juega un papel importante al influir en la dinámica del sistema inmunológico del intestino. [39] Se ha demostrado que la ingesta de una dieta alta en fibra podría ser responsable de la inducción de células T reguladoras (Tregs). Esto se debe a la producción de ácidos grasos de cadena corta durante la fermentación de nutrientes derivados de plantas como el butirato y el propionato . Básicamente, el butirato induce la diferenciación de las células Treg al mejorar la acetilación de la histona H3 en las regiones promotoras y de secuencia no codificante conservada del locus FOXP3 , regulando así las células T , lo que resulta en la reducción de la respuesta inflamatoria y las alergias.
El intestino grueso contiene múltiples tipos de bacterias que pueden descomponer moléculas que el cuerpo humano no puede procesar solo, [40] lo que demuestra una relación simbiótica . Estas bacterias son responsables de la producción de gas en la interfaz huésped-patógeno , que se libera como flatulencia . Sin embargo, la función principal del intestino grueso es la absorción de agua del material digerido (regulada por el hipotálamo ) y la reabsorción de sodio y nutrientes. [41]
Las bacterias intestinales beneficiosas compiten con las bacterias potencialmente dañinas por el espacio y el "alimento", ya que el tracto intestinal tiene recursos limitados. Se propone una proporción de 80-85% de bacterias beneficiosas por 15-20% de bacterias potencialmente dañinas para mantener la homeostasis . [ cita requerida ] Una proporción desequilibrada da como resultado disbiosis .
Las enzimas como CYP3A4 , junto con las actividades antiportadoras , también son fundamentales en el papel del intestino en el metabolismo de fármacos en la desintoxicación de antígenos y xenobióticos . [42]
En la mayoría de los vertebrados , incluidos los anfibios , las aves , los reptiles , los mamíferos ovíparos y algunos peces , el tracto gastrointestinal termina en una cloaca y no en un ano . En la cloaca, el sistema urinario está fusionado con el poro genitoanal. Los terios (todos los mamíferos que no ponen huevos, incluidos los humanos) poseen aberturas anales y urogenitales separadas. Las hembras del subgrupo Placentalia tienen incluso aberturas urinarias y genitales separadas.
Durante el desarrollo temprano , se inicia la posición asimétrica de los intestinos y los órganos internos (véase también la teoría de la torsión axial ).
Los rumiantes muestran muchas especializaciones para digerir y fermentar material vegetal duro, que incluyen compartimentos estomacales adicionales .
Muchas aves y otros animales tienen un estómago especializado en el tracto digestivo, llamado molleja, que se utiliza para moler los alimentos.
Otra característica que se encuentra en una variedad de animales es el buche . En las aves, se encuentra como una bolsa junto al esófago.
En 2020, se descubrió el tracto digestivo fósil más antiguo conocido de un organismo extinto parecido a un gusano de la familia Cloudinidae ; vivió durante el período Ediacárico tardío hace unos 550 millones de años. [43] [44]
Se cree que un intestino transversal (con boca y ano) evolucionó dentro del clado de nefrozoos de Bilateria , después de que su orificio ventral ancestral (único, como en cnidarios y acelos ; reevolucionado en nefrozoos como platelmintos ) se estirara anteroposteriormente, antes de que la parte media del estiramiento se estrechara y se cerrara por completo, dejando un orificio anterior (boca) y un orificio posterior (ano más abertura genital ). Un intestino estirado sin la parte media cerrada está presente en otra rama de bilaterales, los extintos proarticulados . Esto y el desarrollo anfistómido (cuando tanto la boca como el ano se desarrollan a partir del estiramiento del intestino en el embrión) presente en algunos nefrozoos (por ejemplo, gusanos redondos ) se consideran para apoyar esta hipótesis. [45] [46]
Existen muchas enfermedades y afecciones que pueden afectar el sistema gastrointestinal, incluidas infecciones , inflamación y cáncer .
Diversos patógenos , como las bacterias que causan enfermedades transmitidas por los alimentos , pueden inducir gastroenteritis , que es el resultado de la inflamación del estómago y del intestino delgado. Los antibióticos para tratar estas infecciones bacterianas pueden reducir la diversidad del microbioma del tracto gastrointestinal y, además, favorecer la aparición de mediadores inflamatorios. [47] La gastroenteritis es la enfermedad más común del tracto gastrointestinal.
La enfermedad diverticular es una afección muy común en las personas mayores de los países industrializados. Generalmente afecta al intestino grueso, pero también se sabe que afecta al intestino delgado. La diverticulosis se produce cuando se forman bolsas en la pared intestinal. Cuando las bolsas se inflaman, se denomina diverticulitis .
La enfermedad inflamatoria intestinal es una afección inflamatoria que afecta las paredes intestinales e incluye los subtipos enfermedad de Crohn y colitis ulcerosa . Si bien la enfermedad de Crohn puede afectar todo el tracto gastrointestinal, la colitis ulcerosa se limita al intestino grueso. La enfermedad de Crohn se considera ampliamente una enfermedad autoinmune . Aunque la colitis ulcerosa a menudo se trata como si fuera una enfermedad autoinmune, no hay consenso sobre si realmente lo es.
Trastornos funcionales gastrointestinales, el más común de los cuales es el síndrome del intestino irritable . El estreñimiento funcional y el dolor abdominal funcional crónico son otros trastornos funcionales del intestino que tienen causas fisiológicas pero no presentan patologías estructurales, químicas o infecciosas identificables.
Varios síntomas pueden indicar problemas con el tracto gastrointestinal, entre ellos:
La cirugía gastrointestinal a menudo se puede realizar en el ámbito ambulatorio. En los Estados Unidos, en 2012, las operaciones en el sistema digestivo representaron 3 de los 25 procedimientos de cirugía ambulatoria más comunes y constituyeron el 9,1 por ciento de todas las cirugías ambulatorias. [48]
Varios métodos de obtención de imágenes del tracto gastrointestinal incluyen la serie gastrointestinal superior e inferior :
Los intestinos de animales distintos de los humanos se utilizan de diversas maneras. De cada especie de ganado que es fuente de leche , se obtiene el cuajo correspondiente a partir de los intestinos de los terneros alimentados con leche. Los intestinos de cerdo y ternera se comen, y los intestinos de cerdo se utilizan como tripas para embutidos . Los intestinos de ternera suministran fosfatasa alcalina intestinal de ternera (CIP) y se utilizan para hacer piel de batidor de oro . Otros usos son:
