Fisiología

La fisiología es la ciencia que describe las funciones de los seres orgánicos. En el caso de la fisiología humana se refiere a la descripción de las diferentes acciones que realizan los órganos y sistemas con el propósito de mantener la homeostasis. La homeostasis es un término que se refiere al mantenimiento de condiciones de estabilidad que permitan el flujo de sangre, la oxigenación de los tejidos, la desintoxicación del cuerpo y la eliminación de sustancias nocivas o de desecho, las cuales nos permiten realizar nuestras actividades cotidianas.

Existen más de 500 funciones específicas que realiza el hígado, sin embargo para facilitar su estudio y comprensión pueden agruparse en las siguientes 5 categorías:

 

1Funciones metabólicas

2Función de desintoxicación, secreción y eliminación

3Función almacenadora de nutrientes

4Función de defensa o inmunológica

5Función digestiva

1. Funciones metabólicas del hígado

Las funciones metabólicas del hígado incluyen acciones específicas para el mantenimiento del equilibrio de los siguientes nutrimentos:

a. Proteínas
b. Carbohidratos
c. Lípidos

a) Metabolismo de Proteínas. Las células del hígado son fundamentales para mantener el equilibrio de proteínas y sus productos de desecho. Cuando el hígado no funciona, se produce la muerte en pocos días. Las funciones más importantes del hígado en dicho metabolismo son:

i. Formación de urea para suprimir el amoniaco de los líquidos corporales. Este proceso evita el acumulo de amonio, una neurotoxina que se asocia a la denominada encefalopatía hepática del paciente con cirrosis.
ii. Síntesis de aproximadamente el 90% de todas las proteínas plasmáticas.
iii. Inter-conversiones entre los diferentes aminoácidos y otros compuestos importantes para los procesos metabólicos de la economía.

Las células del hígado producen numerosas proteínas, a partir de los aminoácidos que son absorbidos en el intestino delgado. Estos aminoácidos provienen a su vez de la digestión de proteínas contenidas en los diversos alimentos que consume el ser humano, ya sean de origen animal o vegetal. Algunos ejemplos de proteínas y sus funciones se describen en el siguiente cuadro:

Cuadro 1. Ejemplos de proteínas y sus funciones

 Adicionalmente, las células del hígado producen numerosas enzimas que participan en los procesos metabólicos de transformación de carbohidratos y grasas o de alcohol, como por ejemplo:

a. Transaminasa glutámico pirúvica (TGP) o alanino amino transferasa (ALT).
b. Transaminasa glutámico oxaloacética o aspartato amino transferasa (AST).
c. Gama glutamil transpeptidasa (GGT)
d. Fosfatasa alcalina (FA)
e. Glucorosil-transferasa que permite la transformación de bilirrubina indirecta e indirecta. Su deficiencia parcial produce el Síndrome de Gilbert.
f. Alcohol deshidrogenasa. Enzima involucrada en la transformación de alcohol a productos de menor daño.

b) Metabolismo de carbohídratos. Las funciones específicas del hígado en el metabolismo de los carbohidratos incluyen:

i. Almacenamiento de glucógeno que permite evitar una hipoglucemia.
ii. Conversión de galactosa y fructosa a glucosa.
iii. Gluconeogénesis. Producción de glucosa a partir de precursores no glucosídicos, como pueden ser amino-ácidos o compuestos lípidicos.
iv. Formación de compuestos químicos importantes a partir de productos
intermedios del metabolismo de los carbohidratos.

Diversas hormonas participan en la regulación del metabolismo intra-hepático de los carbohidratos y en particular la insulina y el glucagon. Sabemos que la glicólisis (utilización de la glucosa por las células) es activada por la insulina. En cambio, la gloconeogénesis es activada por el glucagon (cuando existe riesgo de hipoglucemia).

La enfermedad crónica del hígado se asocia a una mayor incidencia de diabetes o de intolerancia a los carbohidratos.

También, en casos de obesidad se inicia un proceso de resistencia a la insulina que favorece la acumulación de grasa en el hígado.

ATP= Adenosin trifosfato, un sustrato de alta energía para las células
ATP= Adenosin trifosfato, un sustrato de alta energía para las células

c) Metabolismo de Lípidos. Las funciones de regulación de grasas ocurren en casi todos los tejidos. Las funciones específicas del hígado en el metabolismo de los lípidos son las siguientes:

i. Beta-oxidación de ácidos grasos y formación de ácido aceto-acético. Gracias a ello se genera energía en las células en forma de ATP.
ii. Formación de la mayor parte de las lipoproteínas las cuales son necesarias para el transporte de colesterol a todos los tejidos. La LDL o HDL, por ejemplo.
iii. Formación de cantidades considerables de colesterol, triglicéridos y fosfolípidos.
iv. Conversión de grandes cantidades de carbohidratos y proteínas en grasas.

2. Funciones de desintoxicación, secreción y eliminación del hígado

Las funciones de desintoxicación, secreción y eliminación del hígado incluyen las siguientes tareas:

a. Eliminación o excreción de fármacos
b. Inactivación de hormonas
c. Transformación de la bilirrubina
d. Metabolismo del alcohol

a) Eliminación de fármacos. Todos los compuestos químicos ajenos al organismo son reconocidos como extraños y son eliminados con el fin de evitar su acumulación y posible toxicidad. Las células hepáticas disponen de los siguientes procesos:

i. Detoxificación de Fase 1. A través de procesos de oxidación, reducción e hidrólisis se fijan o neutralizan toxinas gracias a más de 50 a 100 enzimas que en su conjunto se llaman citocromos P450 y cuya actividad varía en cada individuo en base a factores raciales, genéticos y nutricios.
ii. Enzimas de Fase 2. Es un proceso de transformación que facilita su eliminación. Incluye a la conjugación, la sulfatación, la glucoronidación, la metilación o la acetilación.
iii. Algunos individuos son lentos o rápidos en la detoxificación lo cual les puede conferir riesgos de toxicidad e incluso de cáncer, cuando se acumulan compuestos nocivos dentro de las células.

b) Inactivación de hormonas. Múltiples hormonas que se producen en el organismo son inactivadas en el hígado. Esto incluye algunas de las hormonas esteroides (producidas en la corteza suprarrenal, ovarios y testículos) las aminas biogénicas (tiroideas, médula suprarrenal o de la glángula pineal) o las hormonas proteínicas (hipotalámo e hipófisis, calcitonina, páncreas endócrino, paratiroides, digestivas).

En casos de cirrosis hepática avanzada la función del hígado disminuye y el paciente puede presentar interacciones hormonales excesivas o aberrantes. Una de las más conocidas es la modificación en los ciclos circadianos, la disminución de estrógenos y testosterona o bien la tendencia a la hiperpigmentación. Otros ejemplos incluyen la alteración en la termorregulación o bien la retención de sodio y agua que ocasiona líquido en el vientre (ascitis) y en los pies (edema).

En el siguiente cuadro se presentan algunos ejemplos de signos y síntomas de alteración de la regulación hormonal.

Estrógenos testosterona	Ciclo menstrual normal Deseo sexual	Pérdida de la menstruación Inapetencia sexual
Melanotonina	Pigmentación en piel	Hiperpigmentación
Insulina	Libera glucosa a partir de glucógeno y mete glucosa a las células	Intolerancia a los carbohidratos o diabetes (glucosa excesiva en la sangre)
Triyodotironina	Termoregulación a partir de aporte de yodo a las células	Modificación del metabolismo celular a nivel citoplásmico e intranuclear.
Hormona antidiurética o vasopresina	Evita la pérdida de agua y solutos en la orina. Vasoconstricción	Retención de líquidos. Vasoconstricción excesiva a nivel renal
Aldosterona	Reabsorción de sodio	Reabsorción excesiva de sodio y retención de líquidos

c) Transformación de la bilirrubina. En condiciones normales, los glóbulos rojos disponen de una proteína llamada hemoglobina, que contiene hierro, y que permite el transporte de oxígeno desde el pulmón hacia los tejidos. Sin embargo, los glóbulos rojos (o eritrocitos) tienen un ciclo de vida máxima de 120 días al cabo de los cuales son destruidos en el bazo.

Los macrófagos del bazo liberan a la hemoglobina la cual es transformada rápidamente en biliverdina y luego en bilirrubina indirecta (BI). En concentraciones excesivas esta substancia es potencialmente tóxica para los tejidos. Dentro del hígado, gracias a la enzima glucoronil transferasa, la BI se transforma en bilirrubina directa (BD) la cual puede ser eliminada hacía el duodeno. Esta substancia da el característico pigmento amarillo-café a las evacuaciones. Una pequeña cantidad de bilirrubina es re-absorbida en forma de urobilinógeno y luego eliminado a través de la orina como urobilina.

d) Metabolismo del alcohol. El hígado del ser humano está equipado con poderosos sistemas para metabolizar y eliminar el alcohol. El alcohol puede ingresar al organismo en forma de diversas bebidas pero también puede generarse en pequeñas cantidades en el colon a través del proceso de fermentación intestinal. Cuando se ingiere alcohol, el 20% se absorbe en el estómago y el 80% en el intestino delgado. Posteriormente pasa a la sangre y las células hepáticas se encargan de su metabolismo.

Los valores máximos en sangre se alcanzan a los 30-45 minutos de la ingesta sin embargo puede variar dependiendo del tipo de alimentos consumidos. En una hora puede metabolizarse sin problema el equivalente a una bebida alcohólica. En caso de ingesta excesiva, los sistemas hepáticos no pueden metabolizarlo y se acumula en la sangre y produce sus conocidos efectos tóxicos en los diversos tejidos.

Al llegar al hígado, las células hepáticas disponen de los siguientes sistemas enzimáticos para su metabolismo y eliminación:

i. Alcohol deshidrogenasa. Una enzima localizada en el citoplasma de los hepatocitos que se produce en mayor cantidad en los hombres que en las mujeres. Es capaz de transformar el alcohol en acetaldehído.
ii. Acetaldehído deshidrogenasa. Transforma el acetaldehído en acetato y luego en CO2 y agua.
iii. Sistema microsomal de oxidación de etanol intrahepático. (MEOS). En particular se refiere al citocromo P450 2E1 que puede sintetizarse en mayores concentraciones en caso de hábito de consumo crónico de alcohol.

3. Función almacenadora de nutrientes 

Las células hepáticas almacenan los siguientes nutrientes:

a. Grasas. Hasta 75 gramos, lo cual representa un 5% de su peso.
b. Carbohidratos. Hasta un 10% de su peso, que equivale a 150 gramos, en forma de glucógeno que puede ser transformado en glucosa en situaciones de ayuno.
c. Vitaminas liposolubles e hidrosolubles. Destaca en particular la vitamina A que se concentra en las células de Ito.
d. Hierro y otros minerales como zinc y cobre

4. Función de defensa o inmunológica

La acción que conviene destacar es la de neutralización de toxinas y microorganismos patógenos. Esto se lograr gracias a la acción de las fascinantes células de Kupffer. Estas células representan el 80-90% de la población de macrófagos del organismo y están equipados con poderosos sistemas de inactivación de toxinas y microbios que incluyen:

- Fagocitosis. Permite ingerir y digerir patógenos
- Citocinas. Lo cual permite aumentar o reducir el flujo sanguíneo en una determinada zona del hígado.
- Moléculas de Adhesión. Permite fijar o inactivar a microorganismos patógenos.
- Eicosanoides. Lo cual amplifica o reduce la reacción inflamatoria.
- Derivados reactivos de oxígeno. Esto permite inactivar o dañar a agentes nocivos.
Cualquier reacción interna, en exceso, puede provocar daño hepático al propio organismo.

5. Función digestiva

Se refiere específicamente a la producción de bilis por las células hepáticas

Las células hepáticas están equipadas con dos bordes, uno a nivel sinusoidal por donde reciben los nutrientes y otro borde llamado canalicular a través del cual se excreta la bilis producida en el citosol.

El hígado genera diariamente alrededor de 800 a 1000 mL de este líquido verde-amarillento que contiene los siguiente elementos:

a. Colesterol, cuya concentración es independiente de los niveles en sangre.
b. Fosfolípidos (el 90% representada por lecitina)
c. Pigmentos biliares (bilirrubina)
d. Sales biliares (ácido taurocólico, deoxicólico, litocólico, etc.)
e. Lecitina ó fosfolípidos
f. Bicarbonato, calcio
g. Agua

La función de la bilis es actuar como detergente ayudando a emulsionar las grasas, lo cual facilita su digestión y posterior absorción. Por su alto contenido en bicarbonato también ayuda a neutralizar el pH ácido proveniente del estómago. Permite eliminar excesos de bilirrubina y de colesterol.

La vesícula biliar almacena alrededor de 50-75 mL de bilis. La concentración de solutos es mayor que la observada en la bilis hepática, tan y como se observa en el cuadro anexo.

En caso de ingesta de alimentos del alto contenido en grasa, la vesícula puede contraerse y liberar de manera rápida su contenido hacia el duodeno.

La contracción de la vesícula se realiza principalmente por la hormona colecistoquinina o bien por la acetilcolina.

Referencias

1. Drucker-Colín R. Fisiología Médica, 1a edición, editorial Manual Moderno, México 2005.
2. Ganong WF. Fisiología Médica, 20a edición, editorial Manual Moderno, México, 2005.
3. Guyton AC y Hall JE. Tratado de Fisiología Médica, 11a edición, editorial Elsevier; Madrid, 2006.
4. Tresguerres JAF. Fisiología Humana, 3a edición, editorial Interamericana/McGraw-Hill, Madrid, 2005.
5. Fox SI. Fisiología Humana, 10a edición, editorial Interamericana/McGraw-Hill, Madrid, 2008.
6. Johnson LR. Gastrointestinal Physiology, 6ta edición, editorial Mosby, Filadelfia, 2001.
7. Smith M y Morton D. The Digestive System, editorial Churchill Livingstone, Filadelfia, 2001.

Material Didáctico:

Dra. Fernanda García Alvarado.
Comité Editorial Amhigos del Hígado