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Actualización de temas
Hospital Pediátrico Docente "Centro Habana"
Fisiopatología de la diarrea aguda*
Dr. Raúl L. Riverón Corteguera1
RESUMEN
Es un artículo de revisión de los aspectos importantes de
la fisiopatología de la diarrea. Se hace una descripción
de la fisiopatología intestinal que incluye la anatomía del
intestino y de su superficie de absorción y la estructura funcional
de la mucosa intestinal. La fisiopatología normal de los líquidos
intestinales. Mecanismo de absorción del agua y los electrólitos.
Absorción de sodio por difusión electrogénica, unido
al ion cloro, intercambio con el ion hidrógeno y unido a sustancias
orgánicas como glucosa, aminoácidos y algunos oligopéptidos;
secreción intestinal de agua y electrólitos. Control intracelular
de la secreción. Mediadores y moduladores extracelulares del transporte
intestinal. Factores que aumentan la absorción y reducen la secreción.
Factores que estimulan la secreción y reducen la absorción
Mecanismo fisiopatológico de la diarrea. Clasificación de
la diarrea infecciosa aguda: acuosa secretoria y osmótica; diarrea
con sangre invasiva y no invasiva.
Descriptores DeCS: DIARREA/fisiopatología; MUCOSA INTESTINAL/fisiopatología;
INTESTINOS/fisiopatología; ABSORCION INTESTINAL.
La fisiopatología de las enfermedades diarreicas constituye un
elemento de extraordinaria importancia en su tratamiento efectivo. Para
su comprensión es necesario conocer las funciones fisiológicas
intestinales relacionadas con la absorción y secreción del
agua y los electrólitos, de igual forma que la distribución
del agua en el organismo es esencial para comprender las alteraciones funcionales
inducidas por las enfermedades diarreicas.1-3
FISIOLOGÍA INTESTINAL
Los mecanismos que rigen los movimientos del agua y los electrólitos
en el intestino son los que permiten una absorción casi total de
los volúmenes hídricos provenientes de la ingestión
de líquidos, del agua contenida en los alimentos y de las secreciones
digestivas. Cuando estos mecanismos se alteran por una infección
u otro fenómeno, el agua y los electrólitos son mal absorbidos
o no se absorben, lo que implica su pérdida considerable mediante
las heces que se fugan por las diarreas. La terapia de rehidratación
oral tiene como base funcional la fisiología de mucosa intestinal
y los trastornos digestivos derivados.4,5
ANATOMÍA DEL INTESTINO Y DE LA SUPERFICIE DE ABSORCIÓN
El intestino constituye una gran superficie de absorción de agua,
electrólitos y otros nutrientes. Al igual que los demás segmentos
del tubo digestivo, la pared del intestino delgado está compuesta,
del exterior al interior, por 5 capas: la serosa, que es una extensión
del peritoneo; la musculosa, que está formada por 2 capas de fibras
musculares lisas, una externa longitudinal y otra interna circular; la
submucosa, formada por un tejido conjuntivo denso que contiene células
dispersas, así como las glándulas de Brünner en el duodeno;
la muscularis mucosae, que está constituida por una
capa delgada de fibras musculares; y la mucosa, formada por un epitelio
de una sola capa que recubre un tejido conjuntivo denominado lámina
propia. Es a nivel de la mucosa donde se ubican los principales mecanismos
que controlan la absorción del agua y los electrólitos4
(fig. 1).
FIG. 1. Estructura de las capas del intestino delgado
y del intestino grueso.
Fuente: OPS. Fisiología de la absorción intestinal de
agua, electrólitos y macronutrientes. En: Manual de tratamiento
de la diarrea. Serie Paltex No. 13, 1987:4-20.
El intestino delgado tiene la forma de un tubo alargado, que en el adulto
mide aproximadamente de 5 a 8 m. Consta de 3 partes: el duodeno, el yeyuno
y el íleon. El intestino grueso se compone de ciego y apéndice;
el colon ascendente, transverso y descendente; el sigmoides; el recto y
el canal anal. Tiene una longitud de 1,5 m, y cada uno de los segmentos
tiene estructura y funcionamiento diferentes.5,6
El intestino posee una superficie de absorción que se multiplica
por varios sistemas: las válvulas conniventes, las vellosidades
y las microvellosidades.
Las válvulas conniventes o pliegues del Kerkring son repliegues
transversales de la submucosa recubierta por la muscularis mucosae y
la mucosa. Miden hasta 1 cm de diámetro, lo que las hace visibles
macroscópicamente, y el intestino delgado tiene alrededor de 1 000
millones en su conjunto. El área de la superficie luminal de la
mucosa del intestino delgado se aumenta 600 veces por la presencia de estos
pliegues, las vellosidades y las microvellosidades.
Las vellosidades intestinales son proyecciones de la mucosa en forma
de dedos de guante u hojas, representan alrededor de 10 millones y son
visibles con una lupa binocular. Cada vellosidad tiene un vaso linfático
denominado lácteo que se comunica con los vasos linfáticos
de la mucosa y que se agranda para formar un seno pequeño cubierto
por células endoteliales; entre el epitelio y el seno central se
encuentra una red de vasos sanguíneos. Cada vellosidad intestinal
está recubierta por una capa de células epiteliales columnares
denominadas enterocitos y en la base de las vellosidades están
las criptas de Lieberkühn o glándulas intestinales.
Las microvellosidades de los enterocitos forman el "borde en cepillo",
que está compuesto por microvellosidades finas de aproximadamente
1 mm de longitud por 0,1 mm
de ancho. Se estima que cada enterocito contiene alrededor de 600 microvellosidades
y que 1 m2 de superficie absorbente contiene 50 millones de
estos elementos. Debido a ellas, el área de la superficie luminal
de la mucosa del adulto es de aproximadamente 200 m2. Esta superficie
de absorción tan grande muestra la importancia de los intercambios
que en ella se llevan a cabo (fig. 2).
FIG. 2. Anatomía e histología del intestino delgado.
Fuente: Tomado de Fricker J. Halte aux meladies diarrhieques. Revue
du Centre International de L´Enfants 1993:204,6-12.
Las microvellosidades producen una capa superficial de glicoproteínas,
denominada glicocalix, la cual contiene los transportadores intestinales
y las enzimas digestivas (glicoamilasa, sacarasa, maltasa, isomaltasa,
lactasa, trealasa, enteroquinasa y oligopeptidasas) que hidrolizan sus
respectivos substratos.4-8
Otro elemento de gran importancia en el intestino lo constituyen las
criptas, cuya función principal es la de producir continuamente
las células epiteliales (enterocitos) que recubren las vellosidades.
Los enterocitos que cubren las extremidades y la parte media de las vellosidades
son células epiteliales columnares y tienen como función
la absorción, mientras que los enterocitos de las criptas de las
vellosidades son células epiteliales cuboideas con función
secretoria.
Las células inmaduras no diferenciadas de las vellosidades, maduran
durante su emigración hasta alcanzar su capacidad de producción
de enzimas digestivas especializadas y transportar los nutrientes. De esta
forma una misma célula en su proceso migratorio y de maduración
tiene las funciones secretorias y absortiva. Las células caducas
son expulsadas al lumen intestinal, a través de su extremidad, en
un período de 3 días, lo que permite una renovación
constante del epitelio intestinal. Diariamente se depositan en el lumen
intestinal alrededor de 250 g de células epiteliales. Este sistema
de renovación celular es el más rápido del organismo.7-9
Cuando la descamación es acelerada, como ocurre en la diarrea, la
vellosidad disminuye su longitud mientras que la producción de células
en las criptas aumenta, y de esta forma se fortalece el mantenimiento de
la integridad de la pared epitelial.4
ESTRUCTURA FUNCIONAL DE LA MUCOSA INTESTINAL
Los enterocitos tienen una membrana apical hacia el lumen intestinal y
una membrana basolateral (MBL) hacia el espacio intercelular enterocitario.
Los enterocitos están unidos entre sí por los desmosomas
y los espacios intercelulares. El lado correspondiente a la serosa se encuentra
cerrado por la membrana basolateral y el que se corresponde con la mucosa,
por los espacios intercelulares. En la membrana basolateral se encuentran
las enzimas del sistema ATPasa-Na-K, que dirigen la "bomba de sodio"7,10
(fig. 3).
FIG. 3. Estructura funcional de la mucosa intestinal (enterocito).
Fuente: OPS. Fisiología de la absorción intestinal de
agua, electrólitos y macronutrientes. En: Manual de tratamiento
de la diarrea. Serie Paltex No. 13, 1987:4-20.
En la membrana apical del enterocito, que hace relieve en el lumen intestinal,
es donde se produce la recepción, entrada y transferencia de solventes
y solutos para la porción intracelular del enterocito. Dichas operaciones
ocurren por difusión, transporte activo o transporte facilitado
a través de la vía transcelular, y dirigen las sustancias
a las porciones cercanas de la membrana basolateral, que es la responsable
de traspasarlas al espacio intercelular del enterocito. Hay que destacar
también la presencia de los espacios intercelulares de los enterocitos,
cuyo límite es el estrechamiento formado por los microfilamentos
que atan las uniones intercelulares. Ellos establecen la ruta paracelular
que constituye la vía principal para el tráfico de agua y
solutos.
La mucosa es una membrana completa formada por una capa luminal, el
epitelio basal y capilares sanguíneos; sin embargo, se le considera
como una membrana con poros pequeños cargados de líquido,
a través de los cuales pasan agua, iones y solutos.4,8,11,12
FISIOLOGÍA NORMAL DE LOS LÍQUIDOS INTESTINALES
Normalmente a lo largo del intestino existe absorción y secreción
de agua y electrólitos, o sea, que cada día cantidades considerables
de éstos transitan a lo largo del intestino delgado (fig. 4).
FIG. 4. Fisiología normal de los líquidos
intestinales.
Un adulto en pleno estado de salud, con una dieta normal ingiere alrededor
de 2 L de líquido (en forma de alimentos o bebidas) diariamente.
A éstos hay que añadirle el agua contenida en la saliva,
la secreción gástrica, pancreática y hepática,
cuya cantidad es de aproximadamente 7 L, lo que hace un total aproximado
de 9 a 10 L que pasan al intestino delgado cada día. La mayor parte
de la absorción de estos líquidos tiene lugar a nivel del
yeyuno, donde existe una elevada permeabilidad para el agua y el sodio
y donde se absorben alrededor de 4 a 5 L.
Otra parte considerable de la absorción se lleva a cabo en el
íleon, que resulta menos permeable que el yeyuno, pero donde se
efectúa una absorción activa de agua y de sodio. Al colon
llegan alrededor de 1,5 L en condiciones normales; aquí la absorción
de agua es más lenta y sólo se excretan en las heces de 100
a 200 mL.2,4,5,8,10
De esta forma existe en el intestino un movimiento o flujo bidireccional
de agua y de iones a través de la mucosa, por una parte hay una
secreción de agua del plasma hacia la luz intestinal y por otra,
una absorción de la luz intestinal hacia el plasma. Esto hace que
se mantenga el equilibrio entre la absorción y la secreción
intestinal, que son las 2 funciones diferentes que presenta la mucosa intestinal.
La absorción es normalmente mayor que la secreción, lo que
da por resultado un balance positivo en la absorción de líquidos.4,8-10,12
Cualquier cambio que ocurra en el flujo bidireccional de agua y electrólitos
en el intestino delgado, bien porque se produzca una inhibición
de los procesos de absorción o porque se estimule la secreción,
o por ambos mecanismos a la vez, el volumen de agua y electrólitos
que llega al colon excede su capacidad de absorción y se produce
la diarrea.2,4,8,10,13-15
MECANISMOS DE ABSORCIÓN DEL AGUA Y ELECTRÓLITOS
Tanto el intestino delgado como el grueso tienen la capacidad de absorber
y secretar líquidos; al equilibrio existente entre estas 2 funciones
se le ha denominado tono del transporte intestinal. La absorción
tiene lugar en las vellosidades intestinales y en la superficie epitelial
del colon, mientras que la secreción se produce en las criptas del
intestino delgado y el colon.11,12
La absorción de agua por el intestino delgado es debido a gradientes
osmóticos que se crean cuando los solutos (particularmente el sodio)
son absorbidos del lumen intestinal por las células epiteliales
de las vellosidades (enterocitos).2 El sodio y el cloro son
los iones más importantes involucrados en el movimiento del agua,
mientras que los azúcares y aminoácidos regulan el transporte
intestinal del sodio.8,11,12
La absorción de agua en el intestino está determinada,
en gran parte por la absorción de sodio y cloro; en condiciones
normales tiene lugar la entrada de agua y electrólitos, hacia el
interior del enterocito, a través de su superficie luminal y una
salida hacia el plasma por la superficie serosa del enterocito.15-17
Diversos mecanismos se han descrito18-23 para explicar la
absorción de sodio en el intestino delgado, ellos son:
-
Directamente como ion sodio por difusión electrogénica.
-
Unido al ion cloro.
-
Mediante el intercambio con el ion hidrógeno.
-
Unido a sustancias orgánicas como glucosa o ciertos aminoácidos.
ABSORCIÓN DEL SODIO POR DIFUSIÓN ELECTROGÉNICA
La absorción de sodio se lleva a cabo en 2 fases: en la primera
se produce la entrada del ion sodio, por un mecanismo electrogénico,
a través del "borde en cepillo" del enterocito. En la segunda fase
del proceso, la ATPasa-Na-K, enzima ligada al metabolismo celular, suministra
la energía para transportar el sodio a través de la MBL hacia
el espacio intercelular. De esta forma, el aumento del flujo de sodio se
compensa por un aumento de la actividad de la ATPasa-Na-K en la membrana.
Esto hace que la concentración de sodio en el enterocito sea baja
(fig. 5).
FIG. 5. Absorción de sodio en el epitelio intestinal.
Fuente: Patofisiología de la diarrea. En: Enfermedades diarreicas:
diagnóstico y tratamiento. OPS/OMS 1995: 16-20.
Por cada molécula hidrolizada de ATP, se expulsan del enterocito
3 moléculas de sodio, lo que permite el intercambio con el plasma
por 2 moléculas de potasio que entran al enterocito. La expulsión
activa de sodio tiende a aumentar la osmolaridad en el espacio intercelular,
y esto da lugar a una fuerza osmótica de conducción para
la absorción activa de agua.24-28
FIG. 6. Secreción de cloro en el epitelio de las criptas.
Fuente: Patofisiología de la diarrea. En: Enfermedades diarreicas:
diagnóstico y tratamiento. OPS/OMS 1995:16-20.
SODIO UNIDO AL ION CLORO
Después que el ion sodio es sacado de forma activa del enterocito
por la "bomba de sodio" (sistema ATPasa-Na-K), en la solución de
la serosa, el ion sodio le da una carga eléctrica positiva que establece
una diferencia de potencial, que proporciona una fuerza para la difusión
del ion cloro de la mucosa a la serosa a través de la ruta paracelular
o parcialmente transcelular.25,27
INTERCAMBIO CON EL ION HIDRÓGENO
El ion sodio penetra en el enterocito procedente del lumen intestinal y
se intercambia con el ion hidrógeno de forma directa.2
SODIO UNIDO A SUSTANCIAS ORGÁNICAS COMO GLUCOSA, AMINOÁCIDOS
Y ALGUNOS OLIGOPÉPTIDOS
La absorción de estos solutos depende absoluta o parcialmente, de
la presencia de sodio en el lumen intestinal; la tasa de absorción
de sodio es mucho mayor en presencia de ellos. En ausencia de glucosa,
la absorción de sodio es mínima por esta vía. La glucosa
se une a un transportador específico de membrana y este sistema
es energizado por el sodio, y juntos penetran a través de la membrana
al enterocito. El efecto producido es el incremento en la absorción
del sodio. La absorción de la glucosa unida al sodio facilita la
absorción de gran cantidad de agua. La extensión basocelular
de la glucosa se realiza por "difusión facilitada", mediada por
un transportador.5,8,11,12
La absorción del sodio en el colon se lleva a cabo por un mecanismo
de absorción electrogénico, por simple diferencia de potencial
electroquímico, y constituye la fuerza principal para la absorción
de agua. En el colon existe un proceso neutro de intercambio de aniones,
diferente a lo que ocurre en el intestino delgado. Los iones cloro se absorben
a cambio de iones bicarbonato (HCO3). La absorción de
aniones orgánicos a través de la mucosa colónica establece
un estímulo para el transporte de iones y agua.29,30
SECRECIÓN INTESTINAL DE AGUA Y ELECTRÓLITOS
La secreción de agua y electrólitos se produce en las criptas
del epitelio del intestino delgado, donde el cloruro de sodio es transportado
del espacio extracelular (EEC) al enterocito, a través de la (MBL).
Posteriormente el sodio es devuelto al EEC por la acción de la "bomba
de sodio" ejercida por la enzima ATPasa-Na-K. Simultáneamente, el
estímulo secretor permite que el cloro pase, a través de
la membrana luminal de los enterocitos de las criptas, al lumen intestinal.
Esto da lugar a la creación de un gradiente osmótico que
hace que el agua y otros electrólitos fluyan de manera pasiva del
EEC al lumen intestinal a través de los canales intracelulares4,10,15,18
En el control intracelular de la secreción se han descrito hasta
el momento 3 tipos de mensajeros secundarios. Ellos son:
-
Nucleótidos cíclicos enterocitarios (AMPc y GMPc).
-
Sistema endógeno de producción de prostaglandinas (PGs).
-
Calcio intracelular.
CONTROL INTRACELULAR DE LA SECRECIÓN
La combinación de un secretagogo extracelular con la membrana de
las células da lugar a cambios en la permeabilidad de los iones
asociados con la secreción mediante la activación de los
mediadores intracelulares. Éstos comprenden los nucleótidos
cíclicos (AMPc y GMPc), el calcio, la calmodulina, metabolitos de
fosfatidil inositol y la proteína G (proteína reguladora
dependiente de trifosfato de guanosina).
Estos mediadores intracelulares alteran el transporte de membrana, en
parte por la activación de las proteinokinasas específicas,
que producen la fosforilación, ya sea de los canales de iones o
de las proteínas reguladoras asociadas. El calcio y el AMPc no sólo
median la secreción de las criptas, sino que inhiben también
la absorción de cloruro de sodio y agua a través de las vellosidades
e inhiben el intercambio sodio-hidrógeno. El transporte de sodio
acoplado no se ve afectado (fig. 7).
Sust P = Sustancia P;Ach=acetilcolina; PG=proteína
G;5HT= 5 hidróxitriptamina=serotonina; VIP=péptido intestinal
vasoactivo; DAG=diacylglycerol; CMD=calmodulina; PK2A=fosfolipasa
A; AMPc=adenosina monosfosfato cíclico; PK=proteinokinasa
FIG. 7. Mediadores intracelulares de la secreción intestinal.
Fuente: Tomado de: Ria NW. Secretory Diarrhoea. Basel: Sandoz Pharma;
1992:15
Los diferentes secretagogos no emplean necesariamente los mismos mediadores
intracelulares, aunque existe una interacción de importancia entre
los diversos mecanismos y mediadores. El péptido intestinal vasoactivo
(VIP) se combina con un receptor en la membrana basolateral para liberar
la proteína G, que activa el adenilato ciclasa y da lugar a la formación
de AMPc.31 El AMPc provoca secreción mediante el enlace
con el componente regulador de una proteinokinasa dependiente de dicho
AMPc. Esto provoca una separación de la subunidad catalítica
que modifica el transporte de membrana. La noradrenalina inhibe la secreción
intestinal mediante la combinación con los adrenorreceptores alfa2
y mediante la liberación de la proteína G que suprime el
adenilato ciclasa.32
Otros transmisores actúan por incremento de la concentración
intracelular del calcio, lo cual puede ocurrir de diversas formas:
-
Sustancia P. Al interactuar con un receptor unido a la membrana produce
aumento de la permeabilidad de la membrana al calcio.
-
Acetilcolina, serotonina y prostaglandina E2. Estos activan
la fosfolipasa C en las membranas basolaterales y provocan la formación
de diacylglycerol (DAG) y trifosfato de inositol de los componentes de
membrana.33
-
Trifosfato de inositol. Libera el calcio de las organelas en el citoplasma
y aumenta también la permeabilidad de la membrana al calcio.
-
El calcio también puede liberarse a través del AMPc. Un aumento
del calcio citosólico modifica las proteínas de transporte
y las enzimas relacionadas con inclusión de la calmodulina y las
proteinokinasas.
-
Calmodulina (proteína reguladora calcio-dependiente) desempeñaba
un papel clave en la mediación de la secreción activa de
cloruros: sin embargo, estudios más recientes indican que sólo
tiene una responsabilidad discreta en la producción de la secreción.
-
La activación de la proteinokinasa C por el (DAG), causante de que
la enzima se una a la membrana, provoca una secreción más
prolongada que no depende del aumento de las concentraciones citosólicas
de calcio.34
-
El DAG y el aumento del calcio citosólico pueden inducir secrecion
mediante el estímulo de la fosfolipasa A2 (PLA2)
unida a la membrana, liberando ácido araquidónico, el cual
se descompone para producir prostaglandinas.
MEDIADORES Y MODULADORES EXTRACELULARES DEL TRANSPORTE INTESTINAL
Existe toda una variedad de sustancias químicas que pueden modificar
el transporte intestinal.35,36 Ellas incluyen toxinas bacterianas,
mediadores de la inflamación, neurotransmisores, hormonas y elementos
normales del contenido intestinal. Sólo algunas actúan directamente
sobre los enterocitos. La mayoría actúa sobre los receptores
neurales para modular la liberación de neurotransmisores de los
nervios secretores motores (tabla 1 y fig. 8).
TABLA 1. Algunos factores que influyen en el transporte intestinal
de agua y electrólitos
| Agentes que aumentan la absorción intestinal
e inhiben la secreción |
Agentes que disminuyen la absorción y
estimulan la secreción |
| - Nutrientes |
- Toxinas bacterianas |
| . Glucosa |
. Toxina del Vibrión colérico |
| . Aminoácidos |
. Toxinas de Escherichia coli |
| . Péptidos |
- Contenidos del lumen intestinal |
| . Ácidos grasos volátiles (colon) |
. Ácidos biliares |
| |
. Acidos grasos de cadena larga (colon) |
| - Neurotransmisores o neuromodulares |
|
| . Neuropéptido Y |
- Neurotransmisores o neuromoduladores |
| . Noradrenalina |
. Acetilcolina |
| . Dopamina |
. Prostaglandinas |
| . Somatostatina |
. Leucotrienos |
| . Encefalinas |
. Serotonina |
| . Angiotensina |
. Histamina |
| . Glucocorticoides |
. Péptido intestinal vasoactivo |
| |
. Neurotensina |
| |
. Colecistokinina |
| |
. Secretina |
| |
. Glucagón |
| |
. Bradykinina |
| |
. Sustancia P |
| |
. Radicales libres de oxígeno |
| |
. Factor de activación plaquetaria (FAP) |
| |
. Bombesina |
| |
. Trifosfato de adenosina (ATP) |
Fuente: Read NW. Secretory Diarrhoea. Sandoz Pharma SA. Basel,
1992: 17.
FIG. 8. Lugar de acción de los transmisores que modifican
el transporte epitelial.
Fuente: Tomado de: Read NW. Secretory Diarrhoea. Basel: Sandoz
Pharma; 1992:17.
FACTORES QUE AUMENTAN LA ABSORCIÓN Y REDUCEN LA SECRECIÓN
La proporción de sustancias que estimulan la absorción intestinal
es mucho más pequeña que las que provocan la secreción.
Las de mayor importancia son:
-
Nutrientes luminales que incluyen:
-
Hexosas (intestino delgado).
-
Aminoácidos ( " ").
-
Oligopéptidos ( " ").
-
Ácidos grasos de cadena corta (colon).
-
Neuropéptido Y. Se considera el principal agente proabsorción
o antisecreción liberado por las terminaciones nerviosas entéricas.
-
Noradrenalina
Actúa sobre los receptores Alfa2 en la membrana
celular, reduce la secreción de las criptas y desacopla el intercambio
sodio-hidrógeno en la vellosidad. Se duda si la acción de
la noradrenalina en los enterocitos está mediada por una disminución
del AMPc, o en el calcio de la célula o en ambos. La noradrenalina
también actúa en los receptores del sistema nervioso entérico
para inhibir la liberación de acetilcolina y (posiblemente el VIP)
de las fibras nerviosas secretomotoras.
-
Encefalinas. Tiene un efecto similar a la noradrenalina en el sistema nervioso
entérico.
-
Somatostatina. Se libera por las células mucosas paracrínicas
e inhibe la secreción por la acción directa sobre los enterocitos,
así como por un efecto indirecto sobre los nervios entéricos.
-
Angiotensina. Tiene una acción importante en la proabsorción
y la antisecreción. Se forma como una respuesta a la liberación
de renina por el riñón, promueve la absorción probablemente
actuando por la vía de la liberación de las catecolaminas
de las glándulas suprarrenales y los nervios simpáticos.
-
Aldosterona. Acelera la absorción en el colon e incrementa la conducción
del sodio de la membrana mucosa.
-
Glucocorticoides. Estimulan la absorción, tanto en el intestino
delgado como en el colon, y aumentan la actividad de la ATPasa Na-K en
la membrana basolateral. Son también antisecretores; inducen la
síntesis de la lipomodulina, una proteína intracelular que
inhibe la acción de la fosfolipasa A2, y suprime la liberación
del precursor eicosanoide, el ácido araquidónico de la membrana
celular.
-
Eicosanoides. Son una gran familia de sustancias transmisoras locales que
incluyen las prostaglandinas y los leucotrienos, cada uno de los cuales
es un potente secretagogo.
FACTORES QUE ESTIMULAN LA SECRECIÓN Y REDUCEN LA ABSORCIÓN
La secreción se considera un mecanismo de defensa del organismo,
que produce secreción de líquidos siempre que el epitelio
intestinal se encuentre dañado, irritado o invadido por agentes
químicos o elementos extraños. Existe una gran variedad de
sustancias que pueden estimular al intestino a secretar líquidos.
Ellas incluyen: toxinas bacterianas, neurotransmisores y sustancias paracrínicas
liberadas de: leucocitos, linfocitos, macrófagos, mastocitos (células
cebadas), células enteroendocrinas y enterocitos dañados.
Comparativamente, algunas de ellas actúan de forma directa sobre
el enterocito, pero la mayor parte opera por la vía del sistema
nervioso entérico, de las células inflamatorias o inmunorreactivas.35-40
-
Enterotoxinas bacterianas. Las enterotoxinas bacterianas constituyen posiblemente
la causa más estudiada de secreción intestinal. La toxina
del cólera se une a una glucoproteína en la membrana celular
e induce la secreción en una pocas horas. La subunidad A de la toxina
colérica se separa de la proteína G unida a la membrana,
para liberar un fragmento que es capaz de atravesar la célula y
activar el sistema adenilciclasa.
También las cepas enterotoxigénicas de Escherichia
coli liberan una toxina termolábil (TL) que tiene una acción
similar a la toxina del cólera, mientras que las toxinas termoestables
de enterobacterias como la Yersinia enterocolítica, provocan
secreción mediante la activación del sistema guanilciclasa.32
La serotonina puede provocar secreción de diversas formas, mediante
la acción directa sobre el enterocito; por la interacción
con receptores específicos en los nervios eferentes que provocan
secreción refleja mediada por la liberación de acetilcolina
y/o un péptido intestinal vasoactivo y por la estimulación
de fagocitos para producir prostaglandinas. La neurotensina interactúa
con receptores en los nervios entéricos para liberar sustancia P,
la cual funciona como un neurotransmisor secretor y produce desgranulación
del mastocito.
-
Epitelio intestinal dañado. Otros organismos como virus y Shigella
pueden invadir y dañar el epitelio intestinal directa o indirectamente
a través de la liberación de agentes citotóxicos.
La diarrea es una consecuencia de muchos trastornos inflamatorios
y parece probable que la hipersecreción sea un componente importante
de la reacción inflamatoria del epitelio intestinal.41
Muchos de los mediadores de la inflamación son secretagogos intestinales.
El daño de la célula epitelial estimula el metabolismo del
ácido araquidónico por la vía de la cicloxigenasa
y libera prostaglandina E2, la cual puede inducir la secreción
intestinal.
Los secretagogos pueden también ser liberados de células
inflamatorias y de inmunocitos. Ellos incluyen histamina, serotonina, radicales
libres de O2, factor de agregación plaquetaria (FAP)
y kininas.35,37-40
Estas sustancias actúan por diversas vías:
-
Las kininas estimulan la fosfolipasa A en la membrana celular y liberan
ácido araquidónico, que a su vez libera eicosanoides.
-
La vía del metabolismo del ácido araquidónico depende
del tipo de células: las células epiteliales y de la lámina
propia liberan productos de la cicloxigenasa (prostaciclinas, prostaglandinas
y tromboxanos), mientras que los leucocitos y mastocitos liberan productos
de la lipoxigenasa (leucotrienos).
-
Las prostaglandinas pueden provocar secreción por un efecto directo
en los enterocitos o por la vía de un reflejo nervioso entérico.21,36,37
-
Los leucotrienos también pueden causar secreción, pero probablemente
por la vía de la liberación de productos de los mastocitos.
-
La actividad de los leucocitos también puede liberar radicales libres
de O2 que contribuyen a la secreción y desgranulación
de mastocitos por liberación de prostaglandinas de los enterocitos.
-
La histamina actúa a través de receptores sobre los nervios
entéricos y los fagocitos.
-
La observación de que la secreción inducida por varios de
estos mediadores puede ser parcialmente inhibida por neurotoxinas o agentes
anticolinérgicos indica que muchos pueden ejercer sus efectos por
la vía del sistema nervioso entérico.42,43 Como
consecuencia de esto, los receptores neuropéptidos se han encontrado
en la membrana de las células inflamatorias de manera que el alcance
de la interacción entre los sistemas nervioso e inmune sea muy grande.
SENSIBILIZACIÓN INMUNOLÓGICA
La sensibilización del intestino por antígenos específicos
puede traer como resultado la hipersecreción intestinal, cuando
el intestino es reexpuesto al mismo antígeno.43,44
En animales de experimentación esto puede ser provocado por:
-
Ingestión de leche en lugar de agua.
-
Infestación parasitaria.
-
Inyección intraperitoneal.
-
Lesión del epitelio por ácidos biliares, detergentes y luz
ultravioleta.
Los mediadores de este efecto difieren en las diferentes especies, pero
los experimentos que emplean inhibidores específicos han implicado
a la histamina, serotonina, prostaglandinas y taquikininas que sugieren
la implicación de los mastocitos.45,46
Los mastocitos pueden ser estimulados por la sustancia P y la adenosina,
así como por una combinación específica del antígeno
con anticuerpos IgE. La proliferación de los mastocitos de la submucosa
es una característica de la alergia alimentaria, enfermedad celíaca,
infestación parasitaria, enfermedad inflamatoria del intestino y
posiblemente del síndrome de intestino irritable.
La desgranulación del mastocito libera numerosos secretagogos.
Los mastocitos tienden a acumularse alrededor de los nervios entéricos
y forman conexiones muy estrechas. Esta proximidad e interdependencia sugiere
la posibilidad de que la desgranulación del mastocito o ambas, sea
causa y efecto de la actividad nerviosa.
Es posible que la sensibilización pueda ocurrir en humanos a
continuación de un episodio de gastroenteritis. Esto ofrecería
una explicación para el período posgastroenteritis y para
la diarrea relacionada con la alimentación. Estudios recientes sugieren
que la respuesta a antígenos alimentarios puede ser condicionada.
Así se ha demostrado que si una campana suena cada vez que se administra
el alimento que contiene el antígeno, después de un tiempo,
el sonido de la campana puede provocar por sí solo, la desgranulación
del mastocito.41
MALABSORCIÓN DE NUTRIENTES
La diarrea asociada con una absorción alterada de nutrientes puede
tener también un componente secretorio importante que se expresa
de diversas formas:
-
La secreción de base se aumenta por la atrofia de las vellosidades
intestinales como ocurre en la enfermedad celíaca.
-
Puede ser estimulada por inflamación o por alergia.
-
Aumento de la secreción debido a la presencia de ácidos grasos
no absorbibles o ácidos biliares en el colon, posiblemente como
resultado de la acción de productos derivados de la degradación
bacteriana en las células enteroendocrinas.34 La bilis
y los ácidos grasos no saturados provocan secreción que puede
ser inhibida parcialmente por neurotoxinas que involucran al sistema nervioso
entérico.35,36
MECANISMOS FISIOPATOLÓGICOS DE LA DIARREA
La diarrea es una consecuencia de la disfunción en el transporte
de agua y electrólitos a nivel del intestino. Como resultado de
esta alteración se produce un aumento de la frecuencia, cantidad
y volumen de las heces, así como un cambio en su consistencia por
el incremento de agua y electrólitos contenidos en ellas. Todo esto
condiciona un riesgo, que es la deshidratación y los trastornos
del equilibrio hidromineral4,21 (fig. 9).
FIG. 9. Estructura del intestino delgado normal.
Fuente: WHO. Diarrhoeal diseases. Control programm. WHO/CDD Serie
90.13.
Los mecanismos patogénicos que ocasionan diarrea47-50
están en dependencia de los agentes causales que la producen. En
la actualidad se describen varios mecanismos:
-
Invasividad. Invasión de la mucosa seguida de multiplicación
celular intraepitelial y penetración de la bacteria en la lámina
propia. La capacidad de una bacteria para invadir y multiplicarse en una
célula, causando su destrucción, está determinada
por la composición del lipopolisacárido de la pared celular
de dicha bacteria en combinación con la producción y liberación
de enzimas específicas. La invasividad está regulada por
una combinación de plásmidos específicos y genes cromosomales
que varían de un enteropatógeno a otro.
-
Producción de citotoxinas. Éstas producen daño celular
directo por inhibición de la síntesis de proteína.
-
Producción de enterotoxinas. Da lugar a trastornos del balance de
agua y sodio y mantienen la morfología celular sin alteraciones.
-
Adherencia a la superficie de la mucosa. Esto da por resultado el aplanamiento
de la microvellosidad y la destrucción de la función celular
normal.
En la adherencia celular intervienen factores como: pelos o vellos,
glicoproteínas u otras proteínas que permiten la colonización
bacteriana del intestino.
La presencia de uno o varios de estos factores que se unen a receptores
específicos en la superficie del enterocito, tiene gran importancia
en la adhesión, que constituye la primera fase de la infección.
CLASIFICACIÓN DE LA DIARREA INFECCIOSA AGUDA
La diarrea infecciosa aguda es aquella que tiene una duración menor
de 14 días. Actualmente se clasifica de manera práctica en
diarrea acuosa y diarrea con sangre47,48 (fig. 10).
FIG. 10. Clasificación de la diarrea infecciosa aguda.
Fuente: Adaptado de: Riverón Corteguera RL, González Fernández
NA. Atención de la diarrea con sangre. Rev Cubana Med Gen Integral
1996;12(1):50-8.
DIARREA ACUOSA
La diarrea acuosa puede ser secretora u osmótica y la diarrea con
sangre puede ser invasiva o no invasiva.47,48
DIARREA SECRETORA
Se define como un cuadro diarreico, aquél que es el resultado del
movimiento neto de agua y electrólitos desde la mucosa intestinal
hasta el lumen, y cuyo volumen excede los 10 mL/kg/día y cuya osmolaridad
es similar al plasma.
La diarrea secretora es una diarrea acuosa abundante que produce deshidratación
con trastornos del equilibrio hidroelectrolítico y ácido
básico y es producida principalmente por el Vibrio cholerae
y la Echerichia coli enterotoxigénica (ECET), aunque otras
bacterias como la Shigella spp, la Yersinia enterocolítica
y las Aeromonas también pueden producirla.
VIBRIO CHOLERAE
El Vibrio cholerae produce una enterotoxina que está formada
por una subunidad A y otra subunidad B. El vibrio llega a la superficie
del enterocito, se adhiere a ella y produce la toxina colérica.
La subunidad A se desprende de la bacteria y se une a un receptor de membrana
GM-1, en la superficie del enterocito mientras que la subunidad B se une
a la membrana celular. Posteriormente la subunidad A penetra en la membrana
celular, se une a un receptor, en la membrana basolateral del enterocito,
y se genera el AMPc intracelular, el cual estimula el canal de cloro en
las criptas intestinales, lo que incrementa la secreción de agua
y electrólitos e inhibe el cotransporte de sodio y cloro en las
células de las vellosidades. Como resultado de estas 2 acciones
en las criptas y en las vellosidades por la toxina colérica, la
secreción de líquidos en el lumen intestinal lleva a una
diarrea secretora.48,56
La toxina colérica (TC) puede estimular al intestino delgado
por activación secundaria de los metabolitos del ácido araquidónico,
y aumentar la producción de prostaglandinas, las cuales activan
el sistema nervioso entérico. Este proceso parece estar mediado
por la 5-hidroxitriptamina (5-HT) liberada por las células cromafines
y la neurotoxina liberada por las células neuroendocrinas. Estos
neurotransmisores pueden actuar independientemente en las células
epiteliales y provocar secreción o secundariamente, como es el caso
de la producción de prostaglandina-E2 por la estimulación
de la 5-hidroxitriptamina, para provocar secreción de líquidos.57-62
ESCHERICHIA COLI ENTEROTOXIGÉNICA
La (ECET) produce 2 tipos diferentes de enterotoxinas, la termolábil
(TL) y la termoestable (TE). Ambas dan lugar a diarrea secretora.60-62
Las cepas de ECET poseen los plásmidos necesarios para producir
una enterotoxina TL, que es similar a la TC. Ambas toxinas son estructuralmente
similares y la homología de sus aminoácidos tiene alrededor
del 80 % de similitud. Una de sus diferencias radica en que los genes que
regulan la TL se encuentran en los plásmidos, mientras que los genes
de la TC están en los cromosomas.47,57
La ECET se adhiere a las células epiteliales de la mucosa intestinal
por medio de organelas en forma de pelos, y denominadas fimbrias o pilis,
ubicadas en la superficie de las bacterias. Ellas actúan como factor
de colonización que permiten contrarrestar los movimientos peristálticos
intestinales y además constituyen un mecanismo de defensa del huesped.47
El control genético de producción de las toxinas (TL y
TE) de ECET reside en plásmidos transferibles.63,64 Además
de la elaboración de las toxinas, las cepas de ECET producen proteínas
fimbriales, por medio de las cuales se adhieren a receptores específicos.
Se han identificado 6 antígenos diferentes determinantes para las
fimbrias de ECET (CS1 a CS6). Estos antígenos forman combinaciones
que se agrupan en familias y se denominan factores de colonización
antígenos (CFA).61
En la actualidad se han descrito alrededor de 15 tipos diferentes de
estos factores adhesivos. Los más importantes son: K88, K99, 987P
y F41 producidos por cepas de ECET de origen animal y CFA-1, CFA-II, CFA-III
y CFA-IV en cepas aisladas en humanos.65,66 La producción
de factores de adherencia, al igual que en las enterotoxinas, está
controlada por plásmidos67 y restringida a ciertos serotipos
de ECET.68
La TL de ECET estimula la actividad enzimática adenilciclasa
en las células epiteliales del intestino delgado y provoca una pérdida
considerable de agua y electrólitos. Estructualmente la TL está
compuesta por 2 subunidades, la subunidad A que posee la actividad enzimática
y está constituida por 2 fracciones, una A1 cuya función
es la ribosilación del ADP que provoca un aumento del AMPc intracelular
y otra fracción A2 la cual participa en la unión
de la subunidad A1 con la subunidad B así como en el
proceso de internalización de la subunidad A a la célula
intestinal. La subunidad B tiene la propiedad de unir la toxina a un gangliósido
GM-1 presente en la superficie de la célula epitelial intestinal,
el cual actúa como su receptor para facilitar la internalización
de la subunidad A.47,69-72
En la TE de ECET hay que diferenciar 2 tipos de enterotoxinas TE-1 y
TE-2. Ambas difieren en la secuencia de aminoácidos y sus características
de unión al receptor. La toxina TE-1 se une estrechamente a un receptor
intestinal y activa la enzima guanilciclasa en las células de la
mucosa intestinal para producir secreción. El mecanismo de acción
de la TE-2 es desconocido.73-77 La ECET es uno de los agentes
productores de la diarrea del viajero.
SHIGELLA
La Shigella spp produce una citotoxina que tiene 3 funciones diferentes,
una de las cuales es actuar como una enterotoxina que desencadena el sistema
adenilatociclasa y da lugar a una diarrea secretora en sus inicios.
HORMONAS
Hormonas intestinales es la denominación que se ha dado a numerosos
péptidos muchos de los cuales alteran la función gastrointestinal
en el sistema gastroenteropancreático.62,78
El número de péptidos identificados se ha incrementado
desde principios de siglo; la gastrina y la secretina fueron los primeros.
Muchos de ellos no son hormonas y actúan localmente. La comunicación
de una célula con otra, por péptidos, ha sido clasificada
en 4 tipos diferentes: endocrina, paracrina, neurocrina y autocrina. De
acuerdo con la interacción de una célula con otra, las hormonas
actúan uniéndose a receptores. Sobre la base de esto existen
3 clases diferentes de receptores hormonales: proteína G-acoplada,
que representa el 80 % de todos los receptores hormonales; las enzimas
disparador ligante y el receptor del disparador ligante del canal iónico
(tabla 2).
TABLA 2. Localización gastrointestinal de las principales
hormonas gastroenteropancreáticas
| Localización |
Hormonas |
| Estómago |
Gastrina |
| |
Somatostatina |
| Páncreas |
Insulina |
| |
Glucagón |
| |
Polipéptido pancreático |
| |
Somatostatina |
| Duodeno y yeyuno |
Secretina |
| |
Colecistoquinina |
| |
Motilina |
| |
Polipéptido inhibidor gástrico |
| |
Somatostatina |
| Íleo o colon |
Enteroglucagón |
| |
Polipéptido YY |
| |
Neurotensina |
| |
Somatostatina |
Tomado de: Walsh JH, Mayer EA. Gastrointestinal hormones. En: Sleisenger
MH, Fordtran JS, (eds): Gastrointestinal Disease: Pathophysiology, Diagnosis,
Management, ed 5. Philadelphia: WB Saunders; 1993:19.
Las hormonas actúan como secretagogos y, liberadas por varios
tumores, actúan a través de estos receptores provocando diarrea
secretora.55,65
DIARREA OSMÓTICA
La diarrea osmótica es aquélla que se produce por un incremento
de carbohidratos en el lumen intestinal, como consecuencia de lesiones
en forma de parches en las vellosidades intestinales y por la invasión
de los enterocitos de la vellosidad y la posterior aglutinación
de las vellosidades afectadas (fig. 11).
FIG. 11. Mecanismo de producción de la diarrea osmótica.
Fuente: Tomado de: Chauliae M. Water requirement: Physiology and pathology.
En: Diarrhoeal diseases. International children´s. París:
Children in the Tropics 1985;158:11-9.
La necrosis de la porción superior (apex) de las vellosidades
da lugar a que en un período de 12 a 40 horas, los enterocitos de
las criptas, que son enterocitos secretores, cubran totalmente la vellosidad
y den lugar a áreas donde hay secreción de líquidos
y la absorción está disminuida o ausente. En la medida que
las lesiones se hacen más extensas tendrá lugar una menor
absorción y se aumentará la secreción. Este mecanismo
de producción de diarrea osmótica es el que provocan los
agentes virales, principalmente los rotavirus.79-83
Otro mecanismo de producción de diarrea osmótica es el
que ocurre por la adhesión de algunos protozoos al "borde en cepillo"
del enterocito que bloquean la entrada de agua, electrólitos y micronutrientes
lo que produce un exceso de carbohidratos a nivel del lumen intestinal,
que son atacados por las bacterias con producción de ácido
láctico, lo cual da lugar a una diarrea ácida que se traduce
clínicamente por un marcado eritema perianal. Los parásitos
que con mayor frecuencia presentan este tipo de diarrea con acentuada malabsorción
a los carbohidratos son la Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum,
Ciclospora cayetanensis y los Microsporidios, aunque los
pacientes inmunosuprimidos presentan un componente de hipersecreción.84-89
También puede producirse una diarrea osmótica cuando se
ingiere una sustancia osmóticamente activa de pobre absorción,
esto puede suceder cuando se administran purgantes como el sulfato de magnesia.
Si la sustancia es ingerida con una solución isotónica, el
agua y los solutos pasan por el intestino sin absorberse, y esto da lugar
a la diarrea osmótica. Este tipo de diarrea se puede observar en
los pacientes con malabsorción a los disacáridos (lactosa)
y en lactantes alimentados con el seno materno (exceso de lactosa) o cuando
se administran grandes cantidades de leche animal o leches muy concentradas.1,90
DIARREA CON SANGRE
La diarrea con sangre se presenta con una elevada frecuencia en niños
menores de 5 años. Constituye un problema de salud en los países
subdesarrollados y puede expresarse con manifestaciones clínicas
severas que pueden llevar al paciente a la muerte y, en otras ocasiones,
su cuadro clínico es más benigno por tener sus agentes causales
una vida autolimitada.90 De una manera práctica, la diarrea
con sangre puede ser invasiva y no invasiva.
Diarrea con sangre invasiva
La diarrea con sangre invasiva tiene como prototipo a la Shigella,
aunque también puede ser producida por otros agentes bacterianos
enteropatógenos como son: Escherichia coli enteroinvasiva,
Salmonella, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolítica
y Vibrio parahemolyticus.60,62
SHIGELLA
Los mecanismos patogénicos para explicar la infección por
Shigella han sido numerosos. Se han empleado modelos experimentales
para probar la capacidad de invasión de las células epiteliales,
que incluyen: la prueba de Sereny, que detecta la propiedad de un organismo
para producir queratoconjuntivitis por invasión de la córnea
en conejillos de India; pruebas que emplean monocapas de células
de mamíferos (HeLa u otras) que exploran la penetración intracelular,
el examen histológico o por microscopia electrónica del intestino
de animales de experimentación infectados, en busca del microorganismo
en su epitelio; la producción de líquido en ligadura de asa
ileal del conejo; la instalación de genes en cepas de E. coli
K12 para demostrar sus propiedades de virulencia y la presencia
de un lipopolisacárido antígeno O; así como la elaboración
de una potente toxina que invade la célula.91-101
La diarrea invasiva por Shigella se produce cuando ésta
es ingerida y vence las barreras de resistencia inespecíficas del
huésped, tales como la motilidad intestinal, la flora normal del
intestino y el moco. La enterotoxina induce cambios en la motilidad intestinal
lo que favorece la colonización del intestino.98 Existen
evidencias de que en la flora normal del colon, las proteasas y glucosidasas
pueden modificar el epitelio colónico al mejorar la adherencia de
la Shigella.89 El género Shigella produce
una potente toxina que posee efectos enterotóxicos, citotóxicos
y neurotóxicos. La Shigella dysenteriae 1 (Sd1) produce la
mayor cantidad de toxina Shiga, mientras que otras especies elaboran
concentraciones más pequeñas de una toxina similar a la toxina
Shiga.94
La Shigella penetra en el tubo digestivo y produce una
invasión superficial, atraviesa las barreras propias del organismo,
penetra en las células epiteliales intestinales (enterocitos) y
da lugar a lesiones inflamatorias y en ocasiones ulceraciones en la porción
distal del íleon y, de forma más marcada, en el colon. Una
vez en el interior del enterocito prolifera allí o en la lámina
propia y produce una citotoxina. El organismo, como una respuesta inflamatoria,
moviliza hacia la circulación sanguínea una serie de elementos
como linfocitos, plasmocitos y leucocitos polimorfonucleares (LPN) con
la finalidad de neutralizar al agente agresor.21,101-104
La citotoxina liberada por la Shigella (toxina Shiga)
tiene un origen endocelular, con un peso molecular que oscila entre 68
000 y 76 000 daltons y es elaborada por una proenzima que requiere de modificaciones
para obtener su actividad máxima.
La toxina Shiga tiene varias acciones, la primera es la de actuar
como una enterotoxina y desencadenar el sistema adenilatociclasa, lo que
da lugar a una diarrea secretora en sus inicios, con pérdidas elevadas
de agua y electrólitos, que pueden producir una deshidratación.104
Otra de las acciones de la toxina Shiga, es aquella dependiente
de las subunidades que la componen. Así la subunidad A es la que
actúa inactivando los ribosomas 60S, que inhiben la síntesis
de proteínas y las subunidades B forman parte de la molécula
que ataca a las células de la membrana. Este efecto citolítico
de la toxina destruye al enterocito en pocas horas, ocasiona ulceraciones
en la mucosa, y da lugar a la producción de heces con moco, pus
y sangre con LPN; la otra acción de la toxina es la de comportarse
como una neurotoxina y producir edema y hemorragias como consecuencia del
daño ocasionado en el endotelio de los pequeños vasos del
sistema nervioso central21,94,95,103,104 (fig. 12).
FIG. 12. Mecanismo de producción de la diarrea invasiva.
Fuente: Tomado de: Chauliac M. Water requirement: physiology and pathology.
En: Diarrhoeal diseases. International Children´s. París:
Children in the Tropics 1985;158:11-9.
Los factores determinantes de la virulencia de la Shigella están
codificados por genes localizados en el ADN cromosomal y del plásmido.
Se ha demostrado que los genes más recientes son portadores de grandes
plásmidos de 120-140 mdaltons los cuales se encuentran en el interior
de la bacteria. Estos plásmidos determinan la comprensión
de la invasibilidad de las células de los mamíferos por estos
organismos invasores, pues la pérdida de un plásmido de 140
mdaltons se acompaña de la eliminación del fenotipo invasivo.
Este fenotipo puede ser reparado por transferencia conjugada de un plásmido
similar de cepas heterólogas invasivas.91,92,105-109
La Shigella produce diarrea por invasión de la mucosa
y proliferación bacteriana en el interior del enterocito. Cuando
se examinan las heces microscópicamente, el moco de ésta
contiene abundantes leucocitos polimorfonucleares.8
ESCHERICHIA COLI ENTEROINVASIVA
Su mecanismo patogénico es muy similar al de la Shigella,
tiene la capacidad para colonizar, invadir y destruir los enterocitos del
colon, propiedades que se codifican genéticamente por ADN cromosomal
y de plásmidos. La ECEI posee un plásmido de 120 mdaltons
que guarda cierta homología con el plásmido de virulencia
de la Shigella. Elabora una enterotoxina que se presenta con mayor
intensidad en presencia de un ambiente bajo en hierro.61,108,109
SALMONELLA NO TIFOÍDICA, CAMPYLOBACTER JEJUNI Y YERSINIA ENTEROCOLÍTICA
Estos agentes bacterianos producen diarrea con sangre y por translocación
de la mucosa seguida por proliferación bacteriana en la lámina
propia y en los ganglios linfáticos mesetéricos.8
En biopsias realizadas a pacientes con aislamiento de Campylobacter
jejuni se ha podido observar una mucosa inflamada y edematosa con disminución
de células epiteliales, irregularmente espaciadas y poca producción
de moco. También se observan abscesos en las criptas e infiltración
de la lámina propia con leucocitos polimorfonucleares, linfocitos
y células plasmáticas. En ocasiones, las lesiones son muy
similares a una colitis ulcerativa aguda.110
Algunas cepas de Salmonella y Campylobacter jejuni elaboran
toxinas termolábiles muy similares a la TL de ECET y de Vibrio
cólera,111 y otras cepas de Yersinia enterocolítica
y de Salmonella producen enterotoxinas estables al calor semejantes
a la TE de ECET.112
DIARREA CON SANGRE NO INVASIVA
ESCHERICHIA COLI ENTEROHEMORRÁGICA
La diarrea con sangre no invasiva tiene como prototipo a la Escherichia
coli enterohemorrágica (ECEH). Los primeros estudios de este
tipo de Escherichia coli se realizaron en 1983,113 cuando
se asociaron cepas de Escherichia coli del serotipo O157H7
raramente encontradas con anterioridad, con un brote de una nueva enfermedad,
la colitis hemorrágica, caracterizada por diarrea con abundante
sangre y sin fiebre. Estudios realizados posteriormente pusieron de manifiesto
que dichas cepas pueden producir también un síndrome hemolítico
urémico y llevar a una insuficiencia renal aguda.114
En los últimos años se han producido numerosos brotes
de esta enfermedad en EE.UU. y Canadá vinculados principalmente
con la ingestión de leche no pasteurizada y hamburguesas no bien
cocinadas, elaboradas con carne de vacunos.113,114 Existen estudios
que indican que el ganado vacuno es el principal reservorio de ECEH,115,116
por lo que la colitis hemorrágica por ECEH O157H7
es considerada como una zoonosis.
Las cepas de serotipo O157H7 elaboran 2 potentes
citotoxinas que destruyen las células Vero, por lo que reciben el
nombre de verotoxinas (VT-1 y VT-2).117,118 Estas toxinas están
relacionadas, biológica y estructuralmente, con la toxina Shiga
sintetizada por la Shigella dysenteriae tipo l (Sdl) por lo que
se propuso la denominación de toxinas similares a la toxina Shiga
(SLT-1 y SLT-2).119,120
El aspecto clínico más relevante de la ECEH es su habilidad
para causar el síndrome hemolítico urémico, caracterizado
por anemia microangiopática, trombocitopenia e insuficiencia renal.121-125
La ECEH presenta 3 mecanismos patogénicos característicos:
-
Adherencia mediada por un plásmido que codifica sus fimbrias.
-
Lesiones de unión y destrucción esfacelada idénticas
a las que produce la ECEP y mediadas por un gene cromosomal similar a la
ECEP eae.
-
Producción de 1 ó 2 toxinas similares a la toxina elaborada
por la Shigella dysenteriae tipo 1 y denominadas toxinas parecidas
a la toxina Shiga I y II (SLT-1 y SLT-2).
También se les ha dado el nombre de verotoxina I y II (VT-1 y VT-2)
por su capacidad de destruir las células Vero en cultivos de tejidos.
Estas toxinas inhiben la síntesis de proteínas y causan daño
directo a la célula epitelial del intestino. Hasta el momento se
han identificado 10 serogrupos y 55 serotipos de ECEH, de los cuales las
vías comúnmente aisladas son los serogrupos O157,
O26 y O111 y los serotipos H7, H11
y H32.124-127
La Escherichia coli O157 H7 se considera
una enfermedad emergente y en 1993 provocó, en la parte occidental
de los EE.UU., el mayor brote epidémico con más de 500 casos
confirmados por cultivos con 56 pacientes que desarrollaron síndrome
hemolítico urémico como complicación y 4 defunciones
en niños.128,129
ESCHERICHIA COLI ENTEROAGREGATIVA
Los estudios realizados sobre la capacidad adherente de la E.coli a
células heteroaploides (HEp-2) muestran que, además de la
adherencia localizada, existen otros 2 mecanismos: uno llamado difuso,
que se produce cuando las bacterias se unen al citoplasma celular, y otro
agregativo, que se forma cuando las bacterias se acumulan en forma de empalizada
tanto en la superficie celular como en el vidrio de la preparación.130-132
Estudios recientes han definido algunas características de estas
cepas, como es el fenómeno de la autoagregación, que está
determinado por un plásmido de 55 a 65 mdaltons, que codifica para
una fimbria de adherencia, un lipopolisacárido uniforme y una nueva
enterotoxina termoestable (TE) denominada toxina enteroagregativa estable
(TEAE).133 Se han detectado algunas cepas que elaboran una segunda
toxina termolábil antigénicamente relacionada con la hemolisina
de E. coli, la cual puede causar necrosis de las microvellosidades,
acortamiento de las vellosidades intestinales e infiltración mononuclear
de la submucosa.134
La capacidad de las cepas de E.coli enteroagregativa (ECEAgg)
para sobrevivir largo tiempo en el intestino humano y la producción
de una o más de las toxinas descritas, pudiera explicar la persistencia
de las diarreas por ellas producidas. Se han aislado cepas de ECEAgg en
niños con diarrea con sangre,135,136 aunque en la actualidad
se desconoce si existen diferentes cepas agregativas relacionadas con diarreas
persistentes u otras en relación con diarrea con sangre.
Estudios recientes muestran la existencia de una toxina que es capaz
de producir lesiones hemorrágicas severas cuando se inoculan ratas
con la toxina purificada. Esto pudiera apoyar la capacidad de cepas de
ECEAgg para causar diarrea con sangre en humanos.137 Estudios
realizados en México identifican el 51 % de pacientes con diarrea
persistente como portadores de ECEAgg y sólo el 5 % en niños
asintomáticos.138,139
CLOSTRIDIUM DIFFICILE
La colitis por Clostridium difficile es una enfermedad mediada por
toxinas de acción local y en raras ocasiones puede invadir el torrente
circulatorio. Produce 2 tipos diferentes de toxinas: la toxina A es una
enterotoxina y el factor patogénico de mayor importancia, mientras
que la toxina B es una citotoxina con un efecto muy pequeño o nulo
en ratones.140,141
El primer paso en su patogénesis es el enlace de la toxina A
a un receptor específico. La actividad de la toxina A enlazada y
su respuesta biológica es muy baja al nacimiento y aumenta durante
las primeras 3 semanas de vida para alcanzar los niveles del adulto a los
30 o 40 días de edad.142 La baja actividad de la toxina
enlazada puede explicar la falta de respuesta de la enfermedad en niños
colonizados por Clostridium difficile.
Después de enlazarse con el receptor existente en el "borde en
cepillo" del enterocito, la toxina A es internalizada y después
de un período de latencia de 1 a 2 horas ocurren alteraciones en
la estructura del citoplasma, con inclusión de la despolimerización
de actinas filamentosas, se abren en las células intestinales las
uniones herméticas y aumentan la permeabilidad transepitelial. La
acción principal de la toxina A en el intestino es su habilidad
para producir una respuesta inflamatoria aguda con activación de
macrófagos, mastocitos y movilización de neutrófilos.
Estos mecanismos que envuelven la respuesta inflamatoria son complejos
e involucran la liberación en varias células, de potentes
mediadores de la inflamación y citocinas incluyendo prostaglandina
E2, leucotrieno B4 y C2, factor de activación
plaquetaria, interleucina-1 y 8 (IL-1, IL-8) e histamina.143
La colitis pseudomembranosa (CPM) asociada a Clostridium difficile
es muy diferente a las lesiones descritas en animales experimentales. La
principal diferencia radica en la focalización de la pseudomembrana
colónica en la infección humana. Histológicamente
las pseudomembranas están compuestas por restos necróticos,
moco y células inflamatorias que fluyen hacia afuera de la superficie
mucosal.144 Puede producir diarrea con sangre y no es invasiva.
La patogenia de la diarrea aguda infecciosa ha tenido grandes avances
en los últimos 20 años, lo cual ha permitido explicar muchas
de las interrogantes que se tenían en décadas pasadas. Sin
embargo, es un capítulo abierto que en lo que queda de siglo y en
el próximo, se perfeccionará cada vez más, acorde
con el desarrollo cientificotécnico alcanzado en esa época
futura.
SUMMARY
This a review of some important aspects of the physiopathology of diarrhea.
A description is made of the intestinal physiopathology, including the
anatomy of the intestine and of its surface of absorption, as well as the
functional structure of the intestinal mucosa: the normal physiopathology
of the intestinal fluids; the mechanism of absorption of water and electrolites;
the absorption of sodium by electrogenic difussion, joined to the chloride
ion; the interchange with the hydrogen ion and attached to organic substances,
such as glucose, aminoacids and some oligopeptides; the intestinal secretion
of water and electrolites; the intracellular control of secretion, the
extracellular mediators and modulators of intestinal transport; the factors
that increase absorption and reduce secretion; the factors that stimulate
secretion and absorption; and the physiopathological mechanism of diarrhea.
The classification of acute infectious diarrhea in aqueous secretory and
osmotic, and diarrhea with invasive and noninvasive blood is also approached.
Subject headings: DIARRHEA/physiopathology; INTESTINAL MUCOSA/physiopathology;
INTESTINE/physiopathology; INTESTINAL ABSORPTION.
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Dr. Raúl L. Riverón Corteguera. Hospital Pediátrico
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Ciudad de La Habana, Cuba.
* Debido a la importancia que
representaba la publicación de este material por su valor científico,
se decidió por la dirección de la revista y de la editora,
aun con la cantidad de páginas y figuras que contenía, no
de acuerdo con lo establecido en las "Instrucciones al autor", su inclusión
en este número de la revista (n. del edit.).
1 Profesor Titular Principal del Departamento de Pediatría.
Facultad " General Calixto García". Instituto Superior de Ciencias
Médicas.