UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE FISIOLOGÍA
PRÁCTICA. ACTIVIDAD MECÁNICA DEL INTESTINO DELGADO DE RATA (PERISTALTISMO).
EQUIPO ALUMNAS
FIRMA:
ALANIZ GARCÍA ERANDI ITZEL ITZEL
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ARELLANO VILCHIS DIANA
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DOMÍNGUEZ TORRES VANIA ALEJANDRA
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GONZALEZ MENDOZA ANA LAURA
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MÉNDEZ SÁNCHEZ DANIELA FERNANDA
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GRUPO 7
FECHA DE ENTREGA: 4 DE NOVIEMBRE DE 2015
PRÁCTICA 6. ACTIVIDAD MECÁNICA DEL INTESTINO DELGADO (PERISTALTISMO) Objetivos:
Mediante el uso del Biopac, registrar la actividad mecánica del intestino delgado de rata en actividad basal. Someter a ciertas sustancias y circunstancias al intestino delgado: efecto de la tensión, del calcio, de la acetilcolina, la atropina, la adrenalina, de la aeración y de la temperatura, para después describir y analizar dichos efectos considerando las variables frecuencia, duración y amplitud.
Diagrama de flujo:
Preparar el dispositivo para el registro grafico del musculo liso con un transductor de fuerza sujeto a un soporte universal.
Colocar en el soporte la cámara para organos quedando abajo el miografo. Colocar los tubos de desague en la parte inferior.
Prepare la computadora y la unidad de adquisición con todas sus conexiones. Realizar la calibración con la pesa de 5g
Tener un vaso de precipitados lleno de solución salina para mamífero a 37 °C y otro con agua a la misma temperatura y se cambiará constantemente en la parte externa de la cámara.
Sacrificar a una rata y abir el abdomen mediante una incisión en la linea media abdominal. Localizado el intestino, se cortan 3 cm del duodeno.
Colocar el segmento en una caja Petr con solución salina y atar un extremo con un hilo.
Sujetar con el hilo uno de los extremos al ganchillo del tapón inferior de la cámara. Llenar la cámara con solución Tyrode a 37°C
Sujetar el otro extremo del intestino al ganchillo del miógrafo. No estirar demasiado el segmento y acoplar el sistema de aeración
Actividad basal. con la duodeno sumergido en la solución Tyrode a 38°C y el burbujero del aire regulado registrar la actividad mecánica del intestino por 30s.
A. Efecto Tensión. Producir una distensión al tejido intestinal y registrar la actividad por 40s.
B. Efecto del calcio. Registrar actividad basal del intestino, después agregar 5 gotas de citrato de sodio y registrar 60s, finalmente agregar 5 gotas de CaCl2.
C. Efecto de acetilcolina. Agregar una gota de acetilcolina y registrar, por último agregar 5 gotas de atopina.
D. Efecto de la adrenalina. Agregar 5 gotas de solución de adrenalina.
E. Efecto de la aeración. Desconectar la bomba de aire y registre 2 min.
F. Efecto de la temperatura. Cambiar el agua del baño maría por agua fría.
Cosiderar para todos los registros: amplitud de las ondas, duración y frecuencia. Comparando con la actividad basal.
RESULTADOS Registro de la actividad basal Ciclo 1 2 3 Promedio
Amplitud 0.011978 0.005989 0.023955 0.013974
Duración 1.96 2.07 1.985 2.005
Frecuencia 0.508906 0.481928 0.503778 0.498204
Actividad Basal:
A. Efecto de la tensión Ciclo 1 2 3 Promedio
DISTENSIÓN TENSIÓN Amplitud Duración Frecuencia Ciclo Amplitud Duración Frecuencia 1 0.011978 2.175 0.459770 -0.011978 1.81 0.552486 2 -0.011978 2.29 0.436681 0.011978 1.855 0.539084 3 0.011978 2.14 0.466200 0.011978 1.73 0.578035 0.011978 2.20 0.454217 Promedio 0.011978 1.80 0.556535
Distensión y tensión:
Distensión:
Tensión:
B. Efecto del calcio Actividad Basal Amplitud:
0.730179 Duracion: 1.8550 Frecuencia: 0.075758
CITRATO DE CALCIO Ciclo
CLORURO DE CALCIO
Amplitud Duración Frecuencia
Ciclo
1
0.95176
0.0250
0.048840
1
2
0.84995
0.0250
0.048840
2
3 0.85594 Promedio 0.88588
0.0300 0.0266
0.048840 0.048840
Amplitud Duración Frecuencia
0.779006 0.784079
0.814023 3 Promedio 0.792369
2.1050
0.045600
2.0350
0.045600
2.1350 2.0916
0.045600 0.045600
Actividad basal.
Citrato de sodio.
Calcio.
C. Efecto de la acetilcolina
Ciclo 1 2 3 Promedio
ACTIVIDAD BASAL Amplitud Duración 0.52655 2.15500 0.59842 2.15500 0.56249 2.15500 0.56249 2.15500
CON ACETILCOLINA Ciclo Amplitud Duración Frecuencia Ciclo 1 1 1.05357 2.05000 0.05378 2 2 1.10747 2.40000 0.05988 3 3 1.15538 2.24000 0.05390 Promedio 1.10548 Promedio 2.23000 0.05585 Actividad basal
Acetilcolina y atropina
Frecuencia 0.02994 0.05390 0.05988 0.04790 CON ATROPINA Amplitud Duración Frecuencia 0.99967 2.02000 0.07785 0.92182 2.20000 0.07186 0.86792 2.19500 0.07192 0.92980 2.13333 0.07420
D. Efecto de la adrenalina ACTIVIDAD BASAL CON ADRENALINA Ciclo Amplitud Duración Frecuencia Ciclo Amplitud Duración Frecuencia 1 1 0.5145 0.0250 0.3824 0.3828 0.0240 0.4282 2 2 0.4786 0.0160 0.4662 0.3768 0.0277 0.4405 3 3 0.4786 0.0159 0.4405 0.3708 0.0296 0.4347 Promedio Promedio 0.3768 0.4905 0.0189 0.4297 0.0271 0.4344 Actividad Basal
Con Adrenalina
E. Efecto de la aeración F. Efecto de la temperatura ***Nota: Tuvimos problemas con el Biopac, de hecho cuando estábamos en la parte final de la práctica se trabó y nuestros datos no se guardaron. El registro gráfico utilizado para la elaboración de éste reporte corresponde al hecho por otro equipo. Dicho registro estaba incompleto, ya que el equipo no realizó los últimos dos segmentos. Aun así en el análisis de resultados se expone que esperábamos de estos últimos segmentos.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Registro de la actividad basal El intestino delgado está constituido por varias capas: serosa, muscular externa, submucosa, capa muscular de la mucosa, lámina propia y mucosa. La capa muscular externa se divide en circular y longitudinal. El músculo presente en éste órgano es el liso y sus principales características es que carece de estrías, no contiene sarcómeras, su retículo sarcoplásmico es poco desarrollado, posee pocas mitocondrias y por ello depende de la glucólisis para producir su ATP, hay más actina que miosina, contiene calmodulina, no hay troponina, tiene láminas irregulares dispuestas al azar y existen uniones comunicantes. En el intestino hay músculo liso unitario o visceral y se caracteriza porque posee movilidad espontánea y es sensible al estiramiento. Otras características de éste tipo de músculo es que se pueden contraer lentamente, gastan poca energía, su inervación es autonómica y tienen tensión de reposo basal. Los movimientos del intestino delgado son dos: las contracciones de segmentación y las ondas peristálticas, las cuales ocurren en ausencia de inervación extrínseca. Las contracciones de segmentación son contracciones anulares que aparecen a intervalos regulares a lo largo del intestino, desparecen y son reemplazadas por otro conjunto de contracciones anulares en los segmentos entre las contracciones previas. Las ondas peristálticas mueven al quimo a lo largo del intestino; cuando la pared intestinal es distendida una contracción circular profunda (onda peristáltica) se forma detrás del punto de estimulación y pasa a lo largo del intestino hacia el recto. El peristaltismo son las contracciones tipo ola coordinadas de las capas de músculo liso longitudinal y circular que empujan al quimo en el intestino delgado, no obstante el peristaltismo se presenta en todo el tubo digestivo. En esta parte de la práctica se registró actividad mecánica del pedazo de intestino delgado sin ningún estímulo en especial. Observamos el peristaltismo y, en efecto, el intestino se movía tanto longitudinal como circularmente. Dicho movimiento era registrado por el Biopac a través del miógrafo.
A. Efecto de la tensión Para este segmento, se tuvo que haber producido una distensión en el intestino, no obstante por error sistemático, se produjo una tensión. Aun así el objetivo se cumplió: observar que pasaba en la distensión y la tensión. Comparando los resultados de la tabla A, observamos la amplitud de la onda era casi la misma pues difería de signo. Físicamente observamos que al distensarlo disminuía la longitud pero aumentaba su ancho, en el caso de la distensión su duración era mayor que en la tensión, mientras que la frecuencia de contracción fue mayor en la tensión que en la distención. Este segmento podemos asociarlo con la “distensión abdominal” que es una afección en el que el vientre se siente lleno y apretado, puede lucir hinchado (distensión), entre sus principales síntomas está el estreñimiento; lo explicamos porque a mayor distensión menor frecuencia de contracción del músculo visceral y menor movimiento de quimo a través del intestino. B. Efecto del calcio Inicialmente se tenía la porción del segmento intestinal (específicamente una parte del duodeno) en una solución Tyrode a 38°C y se realizó el registro de la actividad mecánica generada por el intestino delgado en estas condiciones (actividad basal), cuya grafica se puede observar en la parte del efecto del calcio en la sección de resultados. Posteriormente se agregaron 5 gotas de solución de citrato de sodio y se llevó a cabo el registro. Observando esta gráfica y comparándola con la gráfica de actividad basal notamos que la amplitud de las ondas presentadas al añadir citrato de sodio es muchísimo mayor que la amplitud de las ondas de la actividad basal, y de la misma manera al comparar la duración de cada contracción que gráficamente corresponde a una onda, podemos observar que la duración de una contracción al agregar citrato de sodio es mucho menor a la duración de una contracción en estado basal. Lo que fue claramente visible pues antes de agregar el citrato de sodio las contracciones eran más notorias y al agregarlo casi no se percibían , comportamiento debido a que el citrato de sodio “atrapa” al calcio presente en el medio haciendo que las contracciones disminuyan. Finalmente sin detener el registro se añadieron 5 gotas de solución de cloruro de calcio y se realizó el registro. Comparando dicho segmento obtenido en el Biopac con el segmento de la actividad basal, podemos notar que la amplitud de la onda al agregar la solución de cloruro de calcio es mayor en comparación con la amplitud en la actividad basal. De la misma manera al observar ambas gráficas, notamos que la duración de una contracción una vez añadido el cloruro de calcio es mayor en comparación a cuando no lo contenía. Comportamiento que era esperado, debido a que sabemos que el intestino delgado está formado por músculo liso y este al ser de unidad única posee la capacidad de estimularse por contracción miogénica. Lo que sucede en este experimento, es que la contracción del musculo liso que forma al duodeno se está desencadenando por un aumento en la concentración de calcio, el cual entra principalmente a través de canales de calcio con
compuerta de voltaje, y la abertura de los mismos se determina por la magnitud de la despolarización de la membrana, de tal manera que a mayor despolarización, más calcio entra a la célula y más fuertes serán las contracciones del musculo liso; por lo que, al agregar la solución de cloruro de calcio, se está aumentando la concentración de calcio provocando que las contracciones se hagan más fuertes en comparación con las que se presentaron en la actividad basal. C. Efecto de la acetilcolina En este registro comenzamos manteniendo la muestra de duodeno, conformada por musculo liso, en actividad basal en la solución de Tyrode a 37°C. Al agregarle una gota de la solución de acetilcolina observamos un efecto inmediato:
Como se muestra en el registro, la acetilcolina estimuló una mayor contracción del músculo, esto se debe a que es una sustancia transmisora excitadora de las fibras musculares lisas en los órganos para los que las membranas de las células musculares contienen proteínas receptoras excitadoras que pueden iniciar el proceso contráctil. La acetilcolina tiene 2 tipos de receptores; nicotínicos y muscarínicos. Por el contrario, al agregar 5 gotas del fármaco atropina es notable la inhibición de los efectos de acetilcolina, esto se debe a que existen diversos fármacos como atropina, homatropina y escopolamina que bloquean la acción de la acetilcolina sobre los órganos efectores colinérgicos de tipo muscarínico. Existen tratamientos con atropina para paralizar las terminaciones nerviosas colinérgicas del plexo mientérico: el peristaltismo disminuye intensamente o cesa por completo. D. Efecto de la adrenalina La adrenalina es una hormona secretada por las glándulas suprarrenales bajo situaciones de alerta o emergencia. Tiene efectos fisiológicos como: aumentar la concentración de glucosa en la sangre; aumentar la tensión arterial; aumentar el ritmo cardíaco; dilatar la pupila para tener una mejor visión; aumentar la respiración; detiene la actividad intestinal.
Todas estas situaciones se pueden dar por momentos de máxima tensión como el estrés. Es metabolizado en el hígado y se elimina por la orina. En la práctica se puede notar que las ondas cuando se agrega la adrenalina comienzan a ser más pequeñas, debido a que la adrenalina relaja el musculo liso intestinal por que se encuentra en una situación de alarma el sistema nervioso central. E. Efecto de la aeración Se comienza con un registro basal de la actividad del intestino, después se desconecta el sistema de aeración proporcionado por la bomba de aire y se observa el efecto que produce la ausencia de oxígeno sobre la actividad del músculo registrando durante dos minutos después de quitar el aire y se conecta nuevamente el sistema de burbujeo. Al dejar de suministrar aire las ondas disminuyen su amplitud y la fuerza contracción del intestino se hace menor comparada con la del estado basal. El músculo necesita oxígeno para producir energía y seguir contrayéndose, sin embargo cuando no hay el suficiente, el músculo disminuye su actividad. Se espera que la amplitud de las ondas en ausencia de oxígeno sea menor que la amplitud de las ondas en condiciones basales, esto significa que hay una disminución en la contracción puesto que el oxígeno es un elemento importante para que ocurra la respiración celular ya que el producto principal es la formación de ATP, el cual es muy importante para que ocurra la contracción muscular, por lo tanto la ausencia de oxígeno impide la contracción muscular, recordemos que en el músculo liso intestinal las unidades contráctiles están formadas por filamentos gruesos y delgados entrelazados y dispuestas de manera irregular y orientadas en diferentes direcciones; cuando se genera la contracción dichos filamentos se deslizan unos sobre otros de manera semejante a como sucede en los músculos estriados, en el intestino delgado se producen dos tipos de contracciones principales: peristalsis y segmentación. La peristalsis (contracciones rítmicas, en ondas) es mucho menos potente en el intestino delgado que en el esófago y el estómago. La motilidad intestinal —el movimiento del quimo a través del intestino — es relativamente lenta y se debe de manera preponderante a la mayor presión imperante en el extremo piló- rico del intestino delgado que en el extremo distal. F. Efecto de la temperatura
Se comienza con un registro basal de la actividad del intestino, después sin detener el registro y con mucho cuidado para evitar movimientos en el dispositivo en el que está el músculo, se cambia el agua del baño maría por agua fría y se observa el efecto que produce la temperatura baja sobre la contracción del músculo intestinal, se registra durante dos minutos y sin suspender registro se recambia solución Tyrode como el agua del baño para recuperar temperatura de 37° C. Se espera que la amplitud de las ondas en presencia de una disminución de temperatura sea mayor que la amplitud de las ondas en condiciones basales ya que a bajas temperaturas la tensión aumenta, y por lo tanto la contracción aumenta.
CONCLUSIONES El peristaltismo son los movimientos desarrollados por el intestino delgado producidos por las contracciones de músculo liso cuyo fin es mover al quimo en un solo sentido. A mayor tensión, mayor frecuencia de contracción. A mayor distención, mayor duración. Después de observar el comportamiento de la actividad mecánica generada por el intestino delgado en presencia y ausencia del calcio podemos concluir que la concentración del calcio dentro del citoplasma de las células del musculo liso juega un papel muy importante en el peristaltismo, pues es el calcio que entra desde el líquido extracelular por canales de calcio con compuerta de voltaje debido a una despolarización, el que inicia el proceso de contracción del musculo liso al combinarse con la calmodulina y formar el complejo calmodulina-calcio que a su vez se combina con, y activa, la cadena ligera de miosina cinasa, la cual cataliza la fosforilación de las cadenas ligeras de miosina, un componente de los puentes de miosina, lo que les permite unirse a la actina y con ello producir los movimientos peristálticos observados. De la misma manera, de acuerdo a lo observado concluimos que en general las contracciones presentadas en el intestino delgado son graduadas, lentas y sostenidas. Atribuyendo esta lentitud al hecho de que la miosina ATPasa (la encargada de la disminución de la concentración citoplasmática de calcio) en el musculo liso es muy lenta Se puede estimular la contracción del músculo liso experimentalmente por medio de una estimulación hormonal (como ocurre dentro del organismo), debido a que este tipo de músculo tiene proteínas receptoras excitadoras e inhibidoras en la membrana de sus células. En la sangre se encuentran circulando diversas hormonas que afectan la contracción del músculo liso, entre ellas encontramos la noradrenalina, adrenalina, acetilcolina, angiotensina, endotelina, vasopresina, oxitocina, serotonina y la histamina. Como observamos la acetilcolina produce una ma yor contracción en el duodeno porque la membrana de sus células musculares contiene proteínas receptoras excitadoras. El fármaco atropina bloquea la acción de la acetilcolina sobre los órganos efectores colinérgicos de tipo muscarínico. Debido a que nuestro equipo de BIOPAC estaba mal no se registró nuestros resultados, pero al utilizarlo logramos observar la actividad mecánica del musculo liso intestinal en diferentes circunstancias como el cambio de temperatura (que no se terminó), tensión y aireación (no se pudo realizar), al igual que cuando lo sometemos a diferentes fármacos, algunos de los estímulos, dependiendo de a que sometiéramos el intestino aumentaba su movimiento o lo disminuía. Una disminución de temperatura aumenta la amplitud de las ondas en condiciones basales ya que a bajas temperaturas la tensión aumenta, y por lo tanto la contracción intestinal también aumenta.
La ausencia de oxígeno produce una disminución en la contracción puesto que el músculo necesita oxígeno para producir energía y seguir contrayéndose, sin embargo cuando no hay el suficiente, el músculo disminuye su actividad, es un elemento importante para que ocurra la contracción muscular, por lo tanto la ausencia de oxígeno impide la contracción del intestino.
BIBLIOGRAFÍA
Guyton. A.C. y Hall J.E., Tratado de fisiología, España, Elsevier, 2011. pp 94, 95, 97, 473, 740, 760,769. Ganong, W., Manual de fisiología Médica, México, DF, 1980, p.p. 440-441. Fox, I. Fisiología humana, México, DF, 2013, p.p. 12, 628-631.
