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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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Recibido: 23 de junio de 1998. Aprobado: 5 de octubre de 1998.
Dr. Raúl L. Riverón Corteguera. Hospital Pediátrico Docente "Centro
Habana". Benjumeda y Morales, municipio Centro Habana, 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.