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A fin de estudiar el jugo pancreático, el clínico puede recolectarlo de dos formas: por medio de fístula externa creada quirúrgicamente o por intubación del conducto pancreático por vía endoscópica. El jugo pancreático es un líquido incoloro, inodoro, con una densidad entre 1 007 y 1 024, un pH entre 7.6 y 8.2 y un volumen medio entre 1 500 y 2 000 mL en 24 horas. Tiene dos componentes fundamentales: uno acuoso o hidroelectrolítico, muy rico en bicarbonato, que le confiere la alcalinidad indispensable para que actúe el segundo componente o enzimático. Hay además una pequeña fracción mucosa, poco importante en volumen y función, producida en los grandes conductos excretores.
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Componente hidroelectrolítico
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Es elaborado fundamentalmente por las células centroacinares y ductales que representan en número 11% del total de células pancreáticas, pero sólo 0.4% del volumen de la glándula, debido a su pequeño tamaño. Que las células ductales y centroacinares son las productoras del componente acuoso del jugo pancreático se demuestra por pruebas experimentales (destrucción selectiva mediante tóxicos de dichas células), y por la presencia exclusivamente en ellas de la anhidrasa carbónica, la principal enzima relacionada con la secreción de bicarbonato ().
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En los animales que ingieren alimentos de forma intermitente, entre los que se encuentra el ser humano, el páncreas segrega principalmente durante la fase digestiva, y el componente acuoso del fluido es un jugo con una alta concentración en bicarbonato. En los mismos animales las células acinares estimuladas producen, en pequeña cantidad, junto con las enzimas, un fluido semejante a un ultrafiltrado del plasma.
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De modo que el componente acuoso del jugo pancreático se origina de dos maneras: por secreción o por filtración isoosmótica con el plasma. Esta última característica trae como consecuencia que la concentración de cationes monovalentes (Na+, K+) sea casi igual a la del plasma y virtualmente independiente del volumen del flujo. De los otros cationes presentes en el jugo sólo el Ca2+ y el Mg2+ tienen importancia en el equilibrio iónico.
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El Ca2+ se segrega al menos por dos mecanismos: 1) las células acinares asociado a las enzimas digestivas, 2) por difusión pasiva a través del epitelio pancreático, quizá por vía paracelular. La concentración en el jugo pancreático depende del tipo de estímulo (disminuye con la secretina y aumenta con la colecistoquinina-pancreozimina), así como de la concentración del calcio iónico en el medio extracelular. La secreción de magnesio es similar a la del calcio.
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En contraste con los cationes, la concentración de aniones en el jugo pancreático guarda una estrecha relación con la tasa de secreción. La concentración de bicarbonato () aumenta con el volumen de flujo, siguiendo una relación inversa al cloro (Cl−), de tal forma que la suma () + (Cl−) es constante e independiente de la tasa de flujo, y casi igual a la suma de los cationes monovalentes sodio y potasio (Na+, K+) (figura 60-4). La máxima concentración de bicarbonato en el jugo pancreático varía de unas especies a otras y también en función del sistema de recogida y del método experimental. En el ser humano, tras la estimulación máxima con secretina, puede alcanzar los 150 meq/L.
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El mecanismo de la producción de bicarbonato es uno de los problemas centrales de la secreción pancreática. Tiene al menos dos fuentes: el plasma, del que parece proceder la mayor parte; y otra derivada del CO2 generado en el metabolismo oxidativo intracelular, que sólo representa 7% del bicarbonato secretado. El origen extracelular, plasmático, del bicarbonato se demuestra por la relación estrecha entre la concentración de bicarbonato en el prefundido celular y la del jugo, de tal forma que cuando no hay bicarbonato en el primero, la secreción cesa por completo. De otro lado, cuando se marca bicarbonato con 14C y se perfunde la glándula aisladamente, el isótopo aparece con rapidez en el jugo.
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Como el bicarbonato forma parte de uno de los sistemas tampones (buffers) del organismo, su transporte activo podría explicarse por el movimiento primario de cualesquiera de sus componentes: , H+, (OH−) y CO2. Se han hecho intentos para demostrar cuál de estos componentes es el primero que se transporta, modificando la concentración de los mismos, tanto en el plasma como en el prefundido de la glándula aislada de forma experimental. Las conclusiones no han sido definitivas, aunque parece que la secreción de bicarbonato está directamente relacionada con el pH y la concentración del extracelular y que los componentes que primero se transportan son el H+(OH−) y el . Esto indica que la secreción ductal tiene dos mecanismos: un transporte de bicarbonato de la sangre a la luz ductal y un transporte de protones de la luz ductal a la sangre (figura 60-5). La importante función que desempeña el H+ en la secreción de bicarbonato se demuestra de modo experimental mediante sustituir la fuente externa del mismo por ácidos débiles liposolubles, que son capaces de reemplazarlo, y permiten la secreción de jugo pancreático.
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La única característica que comparten estas moléculas con el sistema tampón del bicarbonato es el hidrogenión (H+), por lo que se piensa que es éste el que se transporta de manera activa. Este transporte se lleva a cabo en dos lugares de la membrana celular: en el lado luminal ductal, mediante un mecanismo de transporte activo que involucra a una Na+/H+/ATPasa activada, y en el lado basolateral a través de un intercambiador acoplado de Na+/H+ que utiliza la energía generada por el gradiente electroquímico de Na+ secundario al transporte activo. Los iones (H+,OH−) liberados en la luz ductal se generan a partir del CO2 que difunde a través del epitelio de los conductos y su posterior hidratación. Es posible que exista un intercambiador /Cl− en el lado luminal de la membrana, que permitiría que hasta un 30% del bicarbonato secretado sustituyera al cloro a lo largo de los dúctulos intralobulares e interlobulares; de aquí el enriquecimiento en bicarbonato del jugo pancreático y el descenso proporcional del cloro (figura 60-3). Lo importante respecto a la secreción del cloro es que, para que ésta sea óptima, debe haber una concentración adecuada del anión en el plasma o en el líquido de perfusión de la glándula aislada.
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La concentración de Na+ en el jugo pancreático es ligeramente superior a la del plasma, y dado que el potencial transepitelial está próximo al equilibrio electroquímico, es posible que el Na+, al igual que el K+, entren de manera pasiva al jugo pancreático a través de una vía paracelular, ya que la suma de las concentraciones de ambos cationes es igual en el jugo que en el plasma. Quizá una pequeña proporción de Na+ se excreta de forma activa a través de una Na+/H+-ATPasa activada, puesto que para mantener el flujo de Na+ a niveles máximos es necesaria la presencia de K+ en el medio externo. El transporte de K+ es pasivo y depende de la concentración en el líquido de perfusión de la glándula aislada.
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Como el jugo pancreático es isoosmótico con el plasma, el transporte de agua se produce de forma pasiva y secundaria al de solutos.
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Componente enzimático
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El páncreas tiene una extraordinaria capacidad para sintetizar y excretar proteínas (enzimas y cimógenos) y en mucha menor proporción otras proteínas (albúmina, inmunoglobulinas, transferrina, lactoferrina, etc.), de hecho, se calcula que vierte en la luz duodenal entre 6 y 20 g al día de unos dos litros de jugo pancreático. Las enzimas pancreáticas se segregan en forma inactiva (cimógenos), siendo una enteropeptidasa (enteroquinasa), producida en la mucosa duodenal, la que hidroliza el tripsinógeno y lo transforma en tripsina la que, a su vez activa, a manera de cascada, a otros precursores enzimáticos o cimógenos. Es poco probable que haya una activación autocatalítica del tripsinógeno dentro de la glándula (al menos en el ser humano sano), ya que el jugo pancreático que llega a la luz duodenal no tiene actividad proteolítica (figura 60-6). Este hecho es de vital importancia para evitar, en caso de activación anormal, la autodigestión de la glándula. No obstante, al almacenamiento de las enzimas en las células acinares en membranas lipoproteicas (gránulos de cimógeno), la presencia en el parénquima pancreático de inhibidores de la tripsina que pueden neutralizar hasta 20% de la actividad de la misma, así como la existencia de enzimas que degradan el tripsinógeno y otros cimógenos a productos inertes, son otros tantos mecanismos de defensa de la glándula ante una activación no deseada. El cuadro 60-1 resume los cimógenos y las enzimas pancreáticas más importantes que han sido aisladas y caracterizadas hasta la fecha.
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Las enzimas pancreáticas se comportan como hidrolasas cuya clasificación se realiza de acuerdo con el tipo de moléculas que son capaces de hidrolizar. Según esto hay cuatro grandes grupos:
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1. Enzimas proteolíticas: actúan sobre un sustrato proteico y hay dos grandes grupos. Las serinproteasas o endopeptidasas y las exopeptidasas. Las primeras se caracterizan por la reactividad del residuo serina sobre el lugar activo de la enzima. El grupo hidroxilo de la serina produce una acetilación y desacetilación rápida y sucesiva, dando lugar a la liberación en la unión peptídica del sustrato y de modo simultáneo a la regeneración de la enzima. Los miembros de este grupo se clasifican como endopeptidasas, ya que la liberación de su sustrato natural, las proteínas, se hace en lugares específicos a lo largo de la cadena peptídica. A este grupo pertenecen la tripsina, quimotripsina, elactasa y calicreína.
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Las exopeptidasas, carboxipeptidasas A y B, se caracterizan por liberar los residuos carboxi y aminoterminales de las proteínas y péptidos. En contraste con las serinproteasas, las carboxipeptidasas son metaloenzimas que contienen un átomo de zinc en su lugar activo. El ion zinc tiene una función doble en la catálisis: ayuda a mejorar la posición del grupo carboxilo para que el ataque nucleofílico sea más eficaz, y al mismo tiempo aumenta su reactividad.
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2. Enzimas amilolíticas: la amilasa pancreática es una alfa-1,4-glucosidasa que fracciona los polisacáridos con enlaces 1,4-glucosídicos a polisacáridos de cadenas más cortas llamados dextrinas. En este proceso se produce relativamente poca maltosa, de tal forma que la digestión de estos compuestos se completa en el intestino por las disacaridasas que se producen a ese nivel. Aunque la amilasa pancreática es con mucho la más importante, no hay que olvidar que se produce a otros niveles: parótida, glándulas salivales, hígado, pulmón y tejido genital.
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3. Enzimas lipolíticas: la hidrólisis de los triglicéridos de cadena larga en el tracto digestivo humano se lleva a cabo por tres lipasas diferentes: faríngea, intestinal y pancreática. Esta última es la más importante en la digestión de las grasas de la dieta. La lipasa pancreática actúa en la interfase hidrófoba/hidrofílica y depende de la presencia del sustrato en forma micelar o de emulsión. La estructura química del sustrato es de vital importancia para la formación de interfases óptimas. Los triglicéridos con cadenas de ésteres entre 4 y 10 átomos de carbono representan el sustrato ideal, ya que forman emulsiones estables y finalmente dispersas, aun a altas concentraciones. En ellas, los ésteres con uniones en posición 1 y 3 son los primeramente hidrolizados a monoglicéridos y ácidos grasos libres.
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La fosfolipasa A2 actúa sobre los fosfolípidos, convirtiéndolos en ácidos grasos y lisofosfolípidos. Además, esta enzima tiene gran importancia en la patogenia de las enfermedades pancreáticas por su capacidad para destruir las membranas fosfolipídicas, así como para dar lugar, a partir de la hidrólisis de los ésteres de ácidos grasos con uniones en posición 2, a una sustancia altamente citotóxica (la lisolecitina), con poder para destruir las membranas celulares merced a su marcado efecto detergente. Esta enzima tiene una dependencia absoluta del calcio, aunque el aumento en la concentración del mismo decrece su actividad.
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Además de estas dos lipasas existe en el páncreas una colipasa, secretada posiblemente como cimógeno, que actúa como cofactor de la lipasa; y una carboxilesterasa que, al contrario de la lipasa, hidroliza los ésteres hidrosolubles, actuando sobre un sustrato de amplio espectro. También, al contrario que la lipasa, las sales biliares potencian su actividad.
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4. Enzimas nucleolíticas: el mayor interés que despiertan la ribonucleasa (ARNasa) y de la desoxirribonucleasa (ADN-asa) estriba en el hecho de que se comportan como marcadores de enfermedad pancreática. La primera está elevada en el carcinoma de páncreas y la segunda se ha encontrado disminuida en el jugo duodenal, tras estímulo con hormonas pancreáticas, en la pancreatitis crónica y en el cáncer de páncreas. Por otro lado, su función hidrolítica se ejerce sobre los enlaces fosfodiéster, que unen los nucleótidos en los ácidos nucleicos.
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Además de estos grupos de enzimas el páncreas segrega inhibidores de la tripsina, con su importante efecto protector en caso de activación enzimática no deseada; y el grupo de enzimas lisosomales que probablemente tienen una doble fuente de secreción, quizá no acinar.
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Desde hace tiempo se sabe que la proporción de las diferentes enzimas en el jugo pancreático no es constante. Es factible inducir cambios en la composición del jugo por diferentes estímulos, entre ellos la dieta. Pero debido a que las enzimas preformadas se liberan por exocitosis, la proporción entre ellas se mantiene un cierto periodo, cualquiera que sea el estímulo secretorio (la llamada secreción paralela).