El tracto gastrointestinal ( tracto gastrointestinal , tracto digestivo , canal alimentario ) es el tracto o conducto del sistema digestivo que va desde la boca hasta el ano . El tracto gastrointestinal contiene todos los órganos principales del sistema digestivo, en humanos y otros animales, incluidos el esófago , el estómago y los intestinos . Los alimentos que se ingieren por la boca se digieren para extraer nutrientes y absorber energía , y los desechos se expulsan por el ano en forma de heces . Gastrointestinal es un adjetivo que significa o pertenece al estómago y los intestinos.
La mayoría de los animales tienen un "intestino pasante" o tracto digestivo completo. Las excepciones son las más primitivas: las esponjas tienen poros pequeños ( ostia ) en todo el cuerpo para la digestión y un poro dorsal más grande ( osculum ) para la excreción, las medusas peine tienen una boca ventral y poros anales dorsales, mientras que los cnidarios y acelos tienen un solo poro para tanto de digestión como de excreción. [1] [2]
El tracto gastrointestinal humano está formado por el esófago , el estómago y los intestinos, y se divide en tracto gastrointestinal superior e inferior. [3] El tracto gastrointestinal 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 se puede dividir en intestino anterior , intestino medio y intestino posterior , lo que refleja el origen embriológico de cada segmento. En la autopsia, todo el tracto gastrointestinal humano mide unos nueve metros (30 pies) de largo . Es considerablemente más corto en el cuerpo vivo porque los intestinos, que son tubos de tejido muscular liso , mantienen un tono muscular constante en un estado de tensión media, pero pueden relajarse en algunos 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 desempeñan diversas funciones en el mantenimiento de la salud inmune 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 por 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 se pueden describir tanto como anatomía macroscópica como anatomía microscópica o histología . El tracto en sí se divide en tracto superior e inferior, y los intestinos en partes pequeña y grande . [12]
El tracto gastrointestinal superior está formado por 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 comúnmente utilizada por los médicos para describir la hemorragia gastrointestinal como de origen "superior" o "inferior". Tras la disección , el duodeno puede parecer un órgano unificado, pero está dividido en cuatro segmentos según su función, ubicación y anatomía interna. Los cuatro segmentos del duodeno son los siguientes (comenzando en el estómago y avanzando hacia el yeyuno): bulbo , descendente, horizontal y ascendente. El músculo suspensorio une el borde superior del duodeno ascendente al diafragma .
El músculo suspensorio es un hito anatómico importante que muestra la división formal entre el duodeno y el yeyuno, la primera y segunda partes 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 anatomía humana , el intestino ( intestino o 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 pequeño intestino y el intestino grueso . En los seres humanos, el intestino delgado se subdivide en duodeno , yeyuno e íleon , mientras que el intestino grueso se subdivide en ciego , colon ascendente, transverso, descendente y sigmoide , recto y canal anal . [16] [17]
El intestino delgado comienza en el duodeno y es una estructura tubular, normalmente de entre 6 y 7 m de largo. [18] Su área mucosa en un ser humano adulto es de aproximadamente 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 aproximadamente 600 veces, lo que hace un área total de aproximadamente 250 m 2 (2700 pies cuadrados) para todo el intestino delgado. [20] Su función principal es absorber los productos de la digestión (incluidos carbohidratos, proteínas, lípidos y 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 adherido 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. Los dos puntos se dividen a su vez en:
El intestino es una estructura derivada del endodermo . Aproximadamente en el decimosexto día del desarrollo humano, el embrión comienza a plegarse ventralmente (con la superficie ventral del embrión volviéndose 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 un trozo del saco vitelino , una estructura revestida de endodermo en contacto con la cara ventral del embrión, comienza a ser pellizcado 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 los que no es así, se le conoce como divertículo de Meckel .
Durante la vida fetal , el intestino primitivo se estructura gradualmente en tres segmentos: intestino anterior , intestino medio y intestino posterior . Aunque estos términos se utilizan a menudo en referencia a segmentos del intestino primitivo, también se utilizan habitualmente para describir regiones del intestino definitivo.
Cada segmento del intestino se especifica aún más y da lugar a estructuras intestinales específicas y relacionadas con el intestino en un desarrollo posterior. Los componentes derivados del intestino propiamente dicho, incluidos el estómago y el colon , se desarrollan como hinchazones o dilataciones en las células del intestino primitivo. Por el contrario, los derivados relacionados con el intestino, es decir, aquellas estructuras que se derivan del intestino primitivo pero que no 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 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 la luz o espacio abierto dentro del tubo. Esta capa entra en contacto directo con los alimentos digeridos ( quimo ). La mucosa está formada por:
Las mucosas están altamente especializadas en cada órgano del tracto gastrointestinal para hacer frente a las diferentes afecciones. La mayor variación se observa en el epitelio.
La submucosa consiste en una capa densa irregular de tejido conectivo con grandes vasos sanguíneos, linfáticos y nervios que se ramifican hacia la mucosa y la muscular externa . Contiene el plexo submucoso , un plexo nervioso entérico , situado en la superficie interna de la muscular externa .
La capa muscular consta de una capa circular interna y una capa externa longitudinal . La capa circular evita que los alimentos viajen hacia atrás y la capa longitudinal acorta el tracto. Las capas no son verdaderamente longitudinales o circulares, sino que las capas de músculo son helicoidales con diferentes pasos. La circular interior es helicoidal con un paso pronunciado y la longitudinal exterior es helicoidal con un paso mucho menor. [23] Si bien la muscular externa es similar en todo el tracto gastrointestinal, una excepción es el estómago, que tiene una capa muscular interna oblicua adicional para ayudar a triturar y mezclar los alimentos. La muscular 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 . Esto controla el peristaltismo. La actividad es iniciada por las células marcapasos ( células intersticiales mientéricas de Cajal ). El intestino tiene actividad peristáltica intrínseca ( ritmo eléctrico basal ) debido a su sistema nervioso entérico autónomo. La frecuencia puede ser modulada por el resto del sistema nervioso autónomo . [23]
Las contracciones coordinadas de estas capas se denominan peristalsis e impulsan los alimentos a través del tracto. La comida en el tracto gastrointestinal se llama bolo (bola de comida) desde la boca hasta el estómago. Después del estómago, el alimento es parcialmente digerido y semilíquido, y se denomina quimo . En el intestino grueso, la sustancia semisólida restante se denomina 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 . Estos incluyen la mayor parte del estómago , la primera parte del duodeno , todo el intestino delgado , el ciego y el apéndice , el colon transverso , el colon sigmoide y el recto . En estas secciones del intestino, existe un límite claro entre el intestino y el tejido circundante. Estas partes del tracto tienen un mesenterio .
Las partes retroperitoneales están cubiertas por adventicia . Se mezclan con el tejido circundante y se fijan en su posición. Por ejemplo, la sección retroperitoneal del duodeno suele pasar por el plano transpilórico . Estos incluyen el esófago , el píloro del estómago, el duodeno distal , el colon ascendente , el colon descendente y el canal anal . Además, la cavidad bucal tiene adventicia.
Aproximadamente 20.000 genes codificantes 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 digestivo. [24] [25] Más de 600 de estos genes se expresan más específicamente en una o más partes del tracto gastrointestinal y las proteínas correspondientes tienen funciones relacionadas con la digestión de los alimentos y la absorción de nutrientes. Ejemplos de proteínas específicas con tales funciones son el pepsinógeno PGC y la lipasa LIPF , expresadas en las células principales , y la ATPasa gástrica ATP4A y el factor intrínseco gástrico GIF , expresados en las células parietales de la mucosa del estómago. Las proteínas específicas expresadas en el estómago y el duodeno involucradas en la defensa incluyen proteínas mucina , como la mucina 6 y la intelectina-1 . [26]
El tiempo que tardan los alimentos en transitar por el tracto gastrointestinal varía según múltiples factores, incluida la edad, el origen étnico y el sexo. [ cita médica necesaria ] Se han utilizado varias técnicas para medir el tiempo de tránsito, incluida la radiografía después de una comida marcada con bario , el análisis de hidrógeno en el aliento , el análisis gammagráfico después de una comida marcada radioactivamente , [27] y la simple ingestión y manchado de granos de maíz . [28] Se necesitan entre 2,5 y 3 horas para que el 50% del contenido salga del estómago. [ cita médica necesaria ] 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. [ cita médica necesaria ] El vaciado total del estómago tarda entre 4 y 5 horas, y el tránsito por el colon tarda entre 30 y 50 horas. [27] [29] [30]
El tracto gastrointestinal forma una parte importante del sistema inmunológico . [31]
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. [32] Los componentes fundamentales de esta protección los proporciona la barrera mucosa intestinal , que está compuesta por elementos físicos, bioquímicos e inmunes elaborados por la mucosa intestinal. [33] Los microorganismos también se mantienen a raya gracias a un extenso sistema inmunológico que comprende el tejido linfoide asociado al intestino (GALT).
Hay factores adicionales que contribuyen a la protección contra la invasión de patógenos. Por ejemplo, un pH bajo (que oscila entre 1 y 4) del estómago es fatal para muchos microorganismos que ingresan en él. [34] De manera similar, el moco (que contiene anticuerpos IgA ) neutraliza muchos microorganismos patógenos. [35] Otros factores en la contribución del tracto gastrointestinal a la función inmune incluyen 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 gastrointestinal, desempeña un papel importante al influir en la dinámica del sistema inmunológico del intestino. [36] Se ha demostrado que la ingesta de una dieta rica en fibra podría ser responsable de la inducción de células T reguladoras (Tregs). Esto se debe a la producción de ácidos grasos de cadena corta durante la fermentación de nutrientes de origen vegetal como el butirato y el propionato . Básicamente, el butirato induce la diferenciación de las células Treg al mejorar la acetilación de la histona H3 en el promotor y en las regiones de secuencia no codificante conservadas 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 por sí solo, [37] lo que demuestra una relación simbiótica . Estas bacterias son responsables de la producción de gas en la interfaz huésped-patógeno , que se libera en forma de 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. [ cita necesaria ]
Las bacterias intestinales beneficiosas compiten con bacterias potencialmente dañinas por el espacio y el "alimento", ya que el tracto intestinal tiene recursos limitados. Para mantener la homeostasis se propone una proporción de 80 a 85 % de bacterias beneficiosas y de 15 a 20 % de bacterias potencialmente dañinas . [ cita requerida ] Una proporción desequilibrada produce disbiosis .
Enzimas como CYP3A4 , junto con las actividades antiportadoras , también desempeñan un papel decisivo en el metabolismo de los fármacos en el intestino en la desintoxicación de antígenos y xenobióticos . [38]
En la mayoría de los vertebrados , incluidos peces , anfibios , aves , reptiles y mamíferos que ponen huevos , el tracto gastrointestinal termina en una cloaca y no en un ano . En la cloaca, el sistema urinario se fusiona con el poro genitoanal. Los Therians (todos los mamíferos que no ponen huevos, incluidos los humanos) poseen aberturas anales y urogenitales separadas. Las hembras del subgrupo placentario tienen incluso aberturas urinarias y genitales separadas.
Durante el desarrollo temprano se inicia la posición asimétrica de los intestinos y los órganos internos (ver también teoría de la torsión axial ).
Los rumiantes muestran muchas especializaciones para digerir y fermentar material vegetal resistente, que consta de compartimentos estomacales adicionales .
Muchas aves y otros animales tienen un estómago especializado en el tracto digestivo llamado molleja que se utiliza para triturar los alimentos.
Otra característica que 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 en Cloudinidae ; Vivió durante el último período de Ediacara , hace unos 550 millones de años. [39] [40]
Se cree que un intestino pasante (uno con boca y ano) evolucionó dentro del clado nefrozoario de Bilateria , después de que su ancestral orificio ventral (único, como en los cnidarios y acelos ; reevolucionado en nefrozoos como los platelmintos ) se estirara anteroposteriormente. , antes la parte media del tramo se estrecharía y cerraría completamente, dejando un orificio anterior (boca) y un orificio posterior (ano más abertura genital ). Una tripa estirada sin la parte media cerrada está presente en otra rama de los bilaterales, los extintos proarticulados . Se considera que esto y el desarrollo anfistómico (cuando tanto la boca como el ano se desarrollan a partir del tramo intestinal en el embrión) presente en algunos nefrozoos (por ejemplo, lombrices intestinales ) respaldan esta hipótesis. [41] [42]
Existen muchas enfermedades y afecciones que pueden afectar el sistema gastrointestinal, incluidas infecciones , inflamación y cáncer .
Varios patógenos , como las bacterias que causan enfermedades transmitidas por los alimentos , pueden inducir gastroenteritis que resulta de la inflamación del estómago y el intestino delgado. Los antibióticos para tratar estas infecciones bacterianas pueden disminuir la diversidad del microbioma del tracto gastrointestinal y habilitar aún más mediadores inflamatorios. [43] La gastroenteritis es la enfermedad más común del tracto gastrointestinal.
La enfermedad diverticular es una afección muy común en personas mayores en los países industrializados. Por lo general afecta el intestino grueso, pero se sabe que también afecta al intestino delgado. La diverticulosis ocurre cuando se forman bolsas en la pared intestinal. Una vez que las bolsas se inflaman se conoce como diverticulitis .
La enfermedad inflamatoria intestinal es una afección inflamatoria que afecta las paredes del intestino e incluye los subtipos de 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 de que en realidad lo sea.
Trastornos gastrointestinales funcionales, el más común de los cuales es el síndrome del intestino irritable . El estreñimiento funcional y el dolor abdominal funcional crónico son otros trastornos funcionales del intestino que tienen causas fisiológicas pero que no presentan patologías estructurales, químicas o infecciosas identificables.
Varios síntomas pueden indicar problemas con el tracto gastrointestinal, que incluyen:
La cirugía gastrointestinal a menudo se puede realizar de forma ambulatoria. En los Estados Unidos, en 2012, las operaciones en el sistema digestivo representaron 3 de los 25 procedimientos quirúrgicos ambulatorios más comunes y constituyeron el 9,1 por ciento de todas las cirugías ambulatorias para pacientes ambulatorios. [44]
Varios métodos para obtener imágenes del tracto gastrointestinal incluyen las series gastrointestinales superior e inferior :
Los intestinos de animales distintos de los humanos se utilizan de diversas formas. De cada especie de ganado que es fuente de leche , se obtiene un cuajo correspondiente de los intestinos de los terneros alimentados con leche. Se comen intestinos de cerdo y de ternera , 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 fabricar la piel de batidor de oro . Otros usos son:
