GENERALIDADES DE DIGESTIN ABSORCIN ALIMENTOS Sustancias ingeridas que

GENERALIDADES DE DIGESTIÓN/ ABSORCIÓN

ALIMENTOS Sustancias ingeridas que proporciona al organismo fuentes de energía y materiales de construcción (o renovación) de las estructuras corporales.

Nutrientes en el alimento • Componentes de los alimentos que tienen una función energética, estructural o reguladora. En ellos encontramos distintos grupos: q Proteínas q Lípidos q Carbohidratos q Vitaminas q Minerales

Hidratos de carbono (CARBOHIDRATOS) v. Aportan gran cantidad de energía en la mayoría de las dietas humanas. v. Se queman durante el metabolismo para producir energía, liberando dióxido de carbono y agua.

Lípidos. (GRASAS) • Más escasas que los hidratos de carbono • Producen más del doble de energía, por ser un combustible compacto. • Se almacenan muy bien para ser utilizadas después en caso de que se reduzca el aporte de hidratos de carbono.

Proteínas • Su función primordial es producir tejido corporal y sintetizar enzimas • Algunas hormonas como la insulina, que regulan la comunicación entre órganos y células, y otras sustancias complejas, que rigen los procesos corporales.

Vitaminas. • Son compuestos orgánicos que actúan sobre todo en los sistemas enzimáticos para mejorar el metabolismo de las proteínas, los hidratos de carbono y las grasas. • Sin estas sustancias no podría tener lugar la descomposición y asimilación de los alimentos. • Se clasifican en dos grupos: • Liposolubles, entre ellas están las vitaminas A, D, E y K. • Hidrosolubles, entre ellas se incluyen la vitamina C y el complejo vitamínico B.

Minerales ØSon necesarios para la reconstrucción estructural de los tejidos corporales además de que participan en procesos tales como la acción de los sistemas enzimáticos, contracción muscular, reacciones nerviosas y coagulación de la sangre. ØSe dividen en dos clases: • Macroelementos, tales como calcio, fósforo, magnesio, sodio, hierro, yodo y potasio; • Microelementos, tales como cobre, cobalto, manganeso, flúor y cinc.

Agua v. Es un componente esencial para el mantenimiento de la vida v. Debe ser aportado por la dieta en cantidades muy superiores a las que se producen en el metabolismo. v. Todas las reacciones químicas del organismo tienen lugar en un medio acuoso; sirve como transportador de nutrientes y vehículo para excretar productos de desecho.

Digestión Proceso de transformación de los alimentos, previamente ingeridos, en sustancias más sencillas para ser absorbidos en el intestino y con ello generar energía. La digestión ocurre tanto en los organismos pluricelulares como en las células, como a nivel subcelular.

Absorción Proceso de incorporación de los productos de la digestión que realizan las células intestinales (enterocitos) y, de ahí, al organismo.

TRACTO GASTROINTESTIN AL (TGI)

Largo tubo plegado en el que drenan el hígado y el páncreas por medio de conductos secretores. Transfiere los componentes de los alimentos del exterior al interior del cuerpo

Anatomía del tracto GI Ø Boca (masticación) Ø Esófago (deglución) Ø Estómago (Mezclado y secreción de sec. Digest) Ø Intestino delgado (absor) Ø Intestino grueso Ø Recto Ø Ano Se añaden diversos líquidos, electrólitos y proteínas que ayudan al mezclado, hidratación y digestión del alimento (páncreas e hígado)

Volumen y p. H de las secreciones intestinales

DIGESTIÓN Serie secuencial y ordenada de procesos http: //www. youtube. com/watch? v=LDegj 0 v 9 a. LM

Digestión q. Fases específicas que suceden en secuencia q. Interacción de líquido, p. H, agentes emulsionantes y enzimas q. Requiere la acción secretora concertada de las glándulas salivales, el hígado y la vesícula biliar, el páncreas y la mucosa intestinal. q. Se producen numerosas secreciones del tracto GI y sus órganos asociados, con áreas con glándulas especializadas.

• Pérdida funcional menor puede pasar inadvertida • Debe de haber una alteración considerable de las relación estructura/ función para que se manifiesten los signos de la mala digestión o malabsorción GI. • La enfermedad pancreática se manifiesta cuando se ha destruido más del 90% de función pancreática. • El tracto GI puede adaptarse a la pérdida de la función de un órgano constitutivo concreto. • Extirpa el estómago (cáncer), el páncreas y el intestino delgado pueden compensar la pérdida total de secreción gástrica.

Enzimas digestivas y zimógenos Enzimas como precursores inactivos

Enzimas gástricas q. Enzimas digestivas luz intestinal (zimógenos) q. Exc. Amilasa salival y lipasas linguales (boca) q. Similar en glándulas salivales, mucosa gástrica y páncreas. q. Exocrinas: “segregadas al exterior” q. Enzimas que intervienen en la digestión proteica “proteasas” y la lipasa fosfolipasa (zimógenos) q. Cambio a enzimas activas por: cambios en p. H (pepsinógeno) o por enteropeptidasas específicas.

q. Las enzimas digestivas hidrolizan sustratos q. Oligómeros, dímeros y monómeros q. Lípidos: mezcla de ácidos grasos, glicerol y monoacil y diacilgliceroles

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE PROTEÍNAS

Digestión y Absorción de Proteínas Generalidades Fuente de proteínas para digestión y absorción: - 70 -100 g/día de dieta - 20 -30 g/día de secreción endógena - 20 -30 g/día de descamación intestinal La proteína dietaria es la única fuente de aminoácidos esenciales y necesaria para la mantención del balance nitrogenado La digestión es muy eficiente y ocurre predominantemente a nivel de intestino delgado Enorme variedad de posibles combinaciones aminoací- dicas exige múltiples sistemas de hidrólisis enzimática y transporte aminoacídico intestinales

Calidad y Digestibilidad de las Proteínas Digestibilidad proteica depende de: - fuente proteica: animal >> vegetal - contenido de prolina : >% de prolina (glúten, caseína) disminuye digestibilidad - fosfoproteínas (caseína) son más resistentes a proteasas pancréaticas - manejo pre-ingesta: cocción facilita la digestibilidad, aunque en ciertos casos disminuye por generación de aductos intra/intermoleculares

Digestión y Absorción de Proteínas Esquema General Proteínas LUMEN INTESTINAL Proteasas y peptidasas gástricas y pancreáticas Oligopéptidos Aminoácidos Péptidos Peptidasas de membrana ENTEROCITO SANGRE PORTAL Aminoácidos Peptidasas citosólicas Aminoácidos (90%) Péptidos (10%)

Digestión de Proteínas Fase luminal Proteasas y peptidasas solubles Ocurre en estómago e intestino Fase Parietal Peptidasas asociadas a membrana plasmática y de localización intracelular Ocurre sólo en intestino

Digestión de Proteínas Fase Luminal Gástrica Emulsificación y desnaturación acídica aumentan susceptibilidad a proteólisis enzimática Pepsinas (proteasas ácidas) gástricas • Producto de células principales • Precursores inactivos (pepsinógenos I y II) • Activación por autocatálisis a p. H ácido • Máxima actividad a p. H 1 -3 con inactivación a p. H > 4. 5 • Actúan sobre enlace peptídico formado por aminoácidos aromáticos y alifáticos • Generan oligopéptidos de gran tamaño y no absorbibles

Digestión de Proteínas Fase Luminal Gástrica (cont. ) Regulación de la secreción de pepsinógenos por factores hormonales (gastrina, histamina) y neurales (vago/acetilcolina) Dependiente de secreción de ácido gástrico y proporcional a tiempo de residencia gástrico Sólo determina 10 -15% de la digestión de proteínas dietarias y NO es un proceso esencial en la digestión proteica total

Digestión de Proteínas Fase Luminal Intestinal Mediada por acción secuencial de proteasas pancreáticas secretadas por células zimógenas Las proteasas pancreáticas actúan a p. H neutro generando oligopéptidos (60 -70%) y aminoácidos libres (30 -40%) Secreción de proteasas pancreáticas es regulada por factores hormonales (CCK, secretina, gastrina) y neurales (acetilcolina, VIP) por vía de c. AMP y Ca+2/calmodulina

Activación de Proteasas Pancreáticas Son secretadas en forma inactiva y se activan por cascada proteolítica iniciada por enteroquinasa Tripsinógeno Enteroquinasa Tripsina ENDOPEPTIDASAS Tripsinógeno Tripsina Quimotripsinógeno Quimotripsina Proelastasa ECTOPEPTIDASAS Procarboxipeptidasa A Carboxipeptidasa A Procarboxipeptidasa B Carboxipeptidasa B

Fase Parietal de la Digestión Intestinal de Proteínas Proteasas asociadas a membrana celular • Más de 20 peptidasas diferentes: endopeptidasas, aminopeptidasas, carboxipeptidasas, dipeptidasas (prolina-dipeptidasa) • Digieren oligopéptidos luminales a aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos • Actividad regulada por sustrato y producto Proteasas intracelulares Amino di- y tripeptidasa, prolina-dipeptidasa

Transporte Intestinal de Aminoácidos Ocurre por varios mecanismos: % Relativo para Alanina T. activo Na+ dependiente T. facilitado Na+ independ. Difusión pasiva LUMEN INTESTINAL Aminoácidos 75% 20% < 5% Aminoácidos Na+ ENTEROCITO Aminoácidos K+ SANGRE PORTAL Aminoácidos Na+ K+ Aminoácidos

Transporte Intestinal de Péptidos Transporte activo de di- y tripéptidos acoplado hidrogeniones LUMEN INTESTINAL Péptidos 2 H+ Na+ Peptidasas citosólicas ENTEROCITO Aminoácidos SANGRE PORTAL Péptidos Aminoácidos K+ Na+ a

DIGESTIÓN/ ABSORCIÓN DE LÍPIDOS

GENERALIDADES q Los lípidos del organismo se hallan en un estado dinámico produciéndose constantemente variaciones en su composición que van a depender del metabolismo celular. q Son oxidados para obtenergía. q Utilizados para la síntesis de constituyentes esenciales de los tejidos. q Almacenados como sustancia de reserva en el tejido adiposo. q Los lípidos presentes en la alimentación se encuentran generalmente en mayor concentración en aceites, manteca, yema de huevo. q En general están presentes como triglicéridos (grasas neutras), ácidos grasos y sus derivados, fosfolípidos, glucolípidos, esteroles y carotenos.

Funciones de los lípidos • • • Fuente de energía Manto térmico Componentes de membranas celulares Estructura de caracteres sexuales secundarios Aportan ácidos grasos esenciales y vitaminas Precursores de varios derivados lipídicos

1. FUNCIÓN DE RESERVA. Principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce por oxidación 9, 4 kcal/g, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4, 1 kcal/g. 2. FUNCIÓN ESTRUCTURAL. Forman las bicapas lipídicas de las membranas biológicas. Recubren órganos y le dan consistencia, o los protegen mecánicamente, como el tejido adiposo de riñón, pies y manos. 3. FUNCIÓN BIOCATALIZADORA Favorecen las reacciones que se producen en los seres vivos. Ej: vitaminas liposolubles, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. 4. FUNCIÓN REGULADORA A partir de ácidos grasos se sintetizan reguladores biológicos como los EICOSANOIDES, considerados hormonas de acción local y los FOSFOLÍPIDOS DE INOSITOL que actúan como segundos mensajeros.

Clasificación de lípidos

Esquema General de la Digestión Lipídica LIPIDOS: Triglicéridos, Fosfolípidos y Colesterol Vitaminas liposolubles (A, D, E, K) Enzimas Digestivas Sales Biliares LIPOLISIS -Glicerol -Monoacilglicéridos -Ácidos grasos de cadena media y corta ABSORCION

• BOCA : Lipasa salival (poca actividad) • ESTÓMAGO: Lipasa Gástrica (importante en niños) Lipasa • INTESTINO DELGADO Pancreática Secretina Secreción de electrolitos y líquidos pancreáticos Sales biliares sint por cel Colecistoquinina Contracción Vesícula biliar BILIS duod y yeyuno PANCREAS Secreción de Enzimas

Función de las sales biliares • Actúan como detergentes • Disminuyen la tensión superficial emulsión de grasas formación de partículas coloidales MICELAS • Favorecen la acción de la lipasa • Favorecen la absorción de vitaminas • Acción colerética (estimulan la producción de bilis)

Enzimas Digestivas: LIPASAS TRIGLICERIDOS GLICEROL + AC. GRASOS ü - lipasa : Ataca uniones éster de posición 1 y 3 de los TG dejando monoglicéridos esterificados en 2. ü Esterasa : Hidroliza la unión 2 del monoglicérido. ü Fosfolipasa A 2: Actúa sobre el C 2 de lecitina. ü Fosfatasa: Hidroliza unión fosfato de lisolecitina. ü Colesterol esterasa: Actúa sobre ésteres de colesterol.

Lipólisis de Triglicéridos por Acción de Lipasa Pancreática Esterasa O H C O C (CH 2)n CH 3 O (CH 2)n CH 3 H C O C H Triglicéridos Insolubles en micelas O HO C Lipasa Pancreática H (CH 2)n CH 3 CCH H 32 OH O C O C (CH 2)n CH 3 CCHH 23 OH p. H 6 -7 Monoglicéridos Ácidos Grasos Libres H O HO C (CH 2)n CH 3 Solubles en micelas

Absorción de lípidos Acción de sales biliares EN YEYUNO e ILEON POR DIFUSION PASIVA AC. GRASOS LIBRES MONOGLICÉRIDOS MICELAS: Monoglicéridos Atraviesan la membrana del enterocito por difusión simple AG de cadena larga Colesterol Vitaminas liposolubles Ac. Grasos de Cadena larga: Sistema de transporte LIPOPROTEÍNAS

DESTINO DE LOS LIPIDOS ABSORBIDOS EN EL ENTEROCITO - Ácidos grasos de cadena corta (6 -10 C) Sangre Albúmina HÍGADO - Ácidos grasos de cadena larga (12 -18 C) Re-síntesis de TG Linfa QM TEJIDOS

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LIPIDOS DE LA 8) Los AG son Oxidados como DIETA combustible o re-esterificados para almacenamiento. 7) Los AG entran a la célula. 1) Las sales biliares emulsionan las Grasas formando micelas. 2) Lipasas intestinales degradan los Triglicéridos 3) Los Ácidos Grasos y otros productos de la digestión son tomados por la mucosa intestinal y convertidos en TAG. 6) La Lipoproteínlipasa activada por apo-C en los capilares convierten los TAG en AG y Glicerol. 5) Los QUILOMICRONES viajan por el Sistema Linfático y el Torrente sanguíneo hacia los Tejidos. 4) Los TAG son incorporados con colesterol y Apolipoproteínas en los QUILOMICRONES. 50

Receptores de lipoproteínas R. relacionados a LDL (LRP) R. de LDL Apo E Apo B 100 R. recolectores macrófagos R. SR-BI (HDL) HDL naciente Proteína ABC 1 Apo A QM, HDL LDL, VLDL, IDL LDL modificadas Transporte inverso del

Regulación de los niveles de colesterol intrahepático 1) Inhibición de enzima HMG Co. A reductasa (síntesis de colesterol) 2) Activación de enzima ACAT para almacenar colesterol esterificado 3) Inhibición de receptores LDL, con supresión de la transcripción del gen.

DIGESTIÓN/ ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOS

Generalidades • • • Son las moléculas biológicas más abundantes Fuentes de energía (combustibles metabólicos) Contienen 3 elementos: (C, H 2 O)n Monosacáridos Polisacáridos No catalizan reacciones químicas complejas, ni se replican por sí solos, son más heterogéneos

Funciones Biológicas • • Fuente y almacenamiento de energía Elementos estructurales y de protección Reconocimiento y adhesión entre células Unión covalente a proteínas y lípidos (glicoconjugados) que pueden determinar localización celular o destino metabólico

Monosacáridos • No requieren una digestión posterior para absorberse en el TGI ü Glucosa ü Fructosa (frutas) ü Galactosa (lácteos) • Existen en varias formas isoméricas, D y L en base a la orientación del H y OH. • Rotan la luz polarizada a la derecha (D) o Izquierda (L) • Referencia: Gliceraldehído (triosa) • Pentosas (5 C´s) y Hexosas (6 C´s) • Anómeros α tienen un grupo OH orientado por debajo del plano de la estructura del anillo y los β por encima.

Disacaridos 1. Sacarosa (glc 1 -2 frc): caña de azucar, remolacha 2. Maltosa (glc 1 -4 glc): “malting” del almidón 3. Lactosa (glc 1 -4 gal): leche 4. Trealosa (glc 1 -1 glc): hongos 4. Celobiosa (glc 1 -4 glc): unidad base de la celulosa, vegetales

Carbohidratos complejos • Oligosacáridos (3 a 30 unidades) -galactosidos (3 -5): rafinosa, estachiosa, verbascosa (legumbres) Fructo-oligosacaridos (FOS) o fructanos: raftilosa, inulina (topinanbur, achicorea, salsifi etc) Galacto-oligosacaridos (leche humana) Arabino, xilo-oligosacaridos • Polisacáridos (> 30 unidades) – Almidón – Glicógeno – Fibra dietetica

Polisacaridos: el glicógeno • Mayor forma de almacenamiento de carbohidratos en animales. G G • Larga cadena de glucosa unidos en -1, 4. • Ramificado cada 4 -8 residuos de glucosa en -1, 6. • Más ramificado que el almidón • Menor presión osmótica • Fácilmente movilisable G Union 1 -4 G G G G Union 1 -6 G G G

Polisacaridos: el almidón Es la mayor forma de almacenamiento carbohidratos en las plantas superiores de • Amilosa: (20%) cadena linear larga de glucosa unidos en -1, 4. • Gelatinisa a alta temperatura • Es digerido más lentamente -1, 4 Almidón resistente • Amilopectina: (80%) ramificación en -1, 6 cada 20 -30 residuos de glucosa. -1, 6 -1, 4

Glucosaminoglucanos • Polisacáridos no ramificados con residuos de ácido urónico y hexosamina alternados • Gel de espacios extracelulares • Ácido hialurónico en tejido conectivo, líquido sinovial y humor vítreo • Amortiguadores y lubricantes biológicos • Condroitín sulfato, queratansulfato, heparina, heparansulfato

Glucoproteínas • Contenido de carbohidratos de <1% hasta >90% • Actividad de enzimas, proteínas de transporte, receptores, hormonas y proteínas estructurales. • Polipéptidos sintetizados bajo control genético y carbohidratos sintetizados por enzimas

Proteoglucanos • Proteínas y glucosaminoglucanos de matriz extracelular • Arquitectura molecular en forma de cepillo • Hebra central de ácido hialurónico puede tener >100 proteínas nucleares asociadas, cada una se une a queratansulfato y coindroitinsulfato • Muy hidratados

Paredes celulares bacterianas • Responsables de virulencia • Gram positivas o negativas • Positivas: pared celular gruesa • Negativas: delgada con membrana exterior compleja • Peptidoglucano y ácido N-acetilmurámico Proteínas glucosiladas • Proteínas segregadas y asociadas a membranas están glucosiladas • Oligosacáridos se unen a proteínas por enlaces Nglucosídico u O-glucosídico

El proceso de digestión y absorción de los carbohidratos en el tubo digestivo En la boca: - -amilasa salival, principio de la digestión de los CHO En el estomago: - inhibición de la -amilasa salival, sin efecto sobre los CHO En el intestino: - digestión intra-luminal por la -amilasa pancreática (endoamilasa) - digestión terminal por las disacaridasas presentes en el ribete estriado de los enterocitos - absorción de los monosacáridos producidos por mecanismos específicos de transporte En el colon: fermentación delafracción. CHOnodigeridayabsorbidaenel intestino delgado (rescate colónico)

Boca • Enzima salivaria: amilasa (1 -4 endoglicosidasa) G G GG G 1 -4 link G G amilasa G G G 1 -6 link G G G α-dextrina limite G G G G maltotriosa G G G maltosa G G isomaltosa

Intestino • Enzimas pancreáticas -amylase maltotriosa G G G amilasa G G G maltosa + G G amilosa G G G amilopectina G G G dextrina limite

Enzimas del ribete estriado implicadas en la digestión terminal de los glucidos. dextrina limite dextrinasa

Mecanismos de absorción de los monosacaridos por el enterocito: el modelo clásico SGLT 1 = Transportador de glucosa de alta afinidad y baja capacidad (Transporte activo) GLUT 2 = Transportador de glucosa de baja afinidad y alta capacidad (Transporte facilitado) Fructose GLUT 5

Regulación hormonal de la absorción de glucosa