Estudio del vaciamiento g-stvieo de sóiidos y Ii`quidos mediante el

Estudio del vaciamiento g-stvieo de sóiidos y Ii'quidos
mediante el empleo de isótopos estables
A. González, l. Monreal, C. Mugueta, M. J. Gil, M. Betés*, N. Varo
1
Servicio de Bioquimica y 'Digestivo. Clínica Universitaria. Facultad de Medicina. Universidad de Navarra
l
RESUMEN: El estudio del vaciamiento gástrico se
realiza generalmente mediante la escintigrafía. En los
últimos años se han desarrollado métodos alternativos no radiactivos basados en la tecnología de los
isótopos estables. Dichos procedimientos emplean
fundamentalmente ácico i3C-octanoico para valorar
el vaciamiento de sólidos y I3C-acetatode sodio para
medir el de líquidos. El enriquecimiento de I3C en el
aire espirado a lo largo del tiempo es un reflejo de la
velocidad de vaciamiento gástrico. A partir de éste se
pueden obtener unos parámetros cinéticos que permiten cuantificar el vaciamento gástrico. Las muestras se pueden obtener en un lugar alejado del centro
de procesamiento. Dadas sus características, esta técnica es adecuada y segura para evaluar las patologías relacionadas con el vaciamiento gástrico, así
como la eficacia del tratamiento.
SUMMARY: The study of gartric empying is usually
performed by scintigraphy. Over the last years
alternative non radioactive methods have been
developed based on the stable isotopes technology.
Such techniques use I3C-octanoic acid to measure
gastric emptying of solids and sodium I3C-acetate to
measure liquids emptying. The enrichment of j3C in
breath air along the time reflects the velocity of gastric
emptying. Kinetic parameters can be obtained from
this enrichment to quantify gastric emptying. Samples
can be obtained outside the processing laboratoty. Due
to the characteristics of the method, it is adequate and
safe to evaluate pathologies related to gastric emptying
and the efficiency of the therapy.
Palabras clave
Isótopos estables, vaciamiento gástrico, test del aliento, ácido octanoico, acetato.
Key words
Stable Isotope, gastric emptying, breath test, octanoic
acid, acetate.
introducción
La evacuación de los alimentos del estómago es un
proceso importante de la digestión e incluye mecanismos fisiológicos distintos para sólidos y líquidos. Una
vez ingeridos los alimentos sólidos. los músculos
proximales se relajan para almacenar el alimento. Las
variaciones del tono muscular están bajo control vaga1
y humoral. Posteriormente, contracciones lentas sostenidas transfieren el alimento hacia el antro. donde las
contracciones peristálticas lo trituran y mezclan con
los jugos digestivos hasta alcanzar tamaños de partículas menores de un mm antes de que pase a través del
piloro (1, 2. 3). El vaciamiento gástrico de líquidos es
controlado por un gradiente de presión a través del
píloro generado en el fundus y que no requiere trituración (2). Este vaciamiento también precisa una contracción coordinada del antro. píloro y duodeno (4).
En condiciones normales, el vaciamiento de líquidos sigue una cinética de primer orden con un tiempo
medio de vaciamiento gástrico entre 8 y 28 minutos
(Figura 1). Por otra parte, el vaciamiento gástrico de
sólidos exhibe una curva bifásica, con una fase inicial
de retención de los sólidos en el estómago, tiempo de
latencia ($p)' y posteriormente un periodo lineal, hasta
que el estómago se vacía (5,6,7) (Figura 1). El tiempo
de latencia se corresponde con el tiempo de máximo
llenado del estómago distal. cuando la trituración se
ha completado y comienza el vaciamiento de las particulas sólidas y está influido por la ingesta calórica (8).
Figura 1
I
0
-
I
Tiempo
Diferente vaciamiento aáslrico de sólidos Y liauidos.
el tipo y cantidad de la comida de prueba. así como
por la presencia de enfermedades y la farmacoterapia
(9, 10, 11).
Modulación del vaciamiento gástrico
El intestino delgado contiene receptores para el ácido. glucosa, lípidos, aminoácidos y osmolalidad, que
controlan la velocidad de vaciamiento gástrico. El factor principal que controla el vaciamiento de nutrientes
liquidos y sólidos licuados es la acción de retroalimentación negativa ocasionada por los receptores intestinales (12,13.14). Diversas hormonas y péptidos afectan al vaciamiento gástrico (15,16,17). El vaciamiento
gástrico también depende del sexo (18,19),es más lento en niños (20) y es más rápido por la mañana que
p o r la tarde (21). También las características
fisicoquímicas del alimento afectan al vaciamiento gástrico, como son el tamaño de partícula, contenido calórico, volumen, osmolalidad. acidez, y el tamaño de
los ácidos grasos (22,23).
Distintos factores externos pueden modificar la velocidad de vaciamiento gástrico, como por ejemplo el
estrés, el frío o el ejercicio (24,25,26,27). El consumo
de tabaco o de alcohol retrasa el vaciamiento gástrico
de sólidos (19,28,29). La posición también afecta al
vaciamiento gástrico. siendo la posición supina la que
tiene un vaciamiento más lento, menor en la posición
sentado y más rápido de pie (24).
I
20 REVISTADEMEDIC NADELAUNIVERSIDADDE hAVARRAABR LJUNIO 1938
Anomalías del vaciamiento gástrico
Distintas condiciones pueden provocar un retraso o
una aceleración en el vaciamiento gástrico. La mayoría
de los trastornos de la motilidad gástrica producen un
retraso en el vaciamiento gástrico. Esta hipomotilidad,
denominada gastroparesia, puede ser originada por enfermedades estomacales, metabólicas, endocrinas.
neurológicas y psiquiátricas (1,30, 31).
Dadas las distintas características del vaciamiento de
sólidos y de líquidos, el vaciamiento de uno no predice el del otro. Así. la úlcera gástrica se puede asociar
con una latencia prolongada en el vaciamiento gástrico de sólidos. siendo normal el de líquidos (28). Tanto
la anemia perniciosa. como la gastritis atrófica muestran un descenso en el vaciamiento de sólidos (32),
mientras que en aclorhidria tienen un vaciamiento acelerado de líquidos (33). En las personas obesas hay
una aceleración del vaciamiento gástrico de sólidos.
mientras que el vaciamiento de liquidos es normal (34).
El cjsapride puede acelerar el vaciamiento gástrico de
sólidos sin afectar al de líquidos (9).
Estudio del vaciamiento gástrico
El estudio del vaciamiento gástrico ha de ser seguro,
fácil de realizar, reproducible, y bien tolerado por el
paciente, dando adecuada información sin interferir el
proceso fisiológico normal. Además. el procedimiento
ha de ser preferiblemente no invasivo.
Aunque el estudio de liquidos es más fácil de realizar que el de sólidos, resulta de una utilidad clínica
limitada debido a que el vaciamiento de liquidos no es
anormal hasta que la gastroparesia es avanzada (35).
Dado el variado número de factores que influyen en el
vaciamiento gástrico, la medida de éste se ha de estandarizar en función del volumen, densidad, contenido
calórico y nutrientes (contenido de proteínas, grasa y
carbohidratos) (36,23,7).
Para el estudio del vaciamiento gástrico s e han
empleado técnicas directas, como ultrasonidos. radiología, etc., aunque el procedimiento más conveniente y adecuado hasta ahora es la escintigrafía
(37,38,39). El empleo de métodos de cálculo matemático permite el uso de parámetros que cuantifican
las distintas fases del vaciado gástrico (7). Los resultados indican una gran variabilidad de los valores de
vaciamiento gástrico (40).
También se han empleado métodos indirectos, como
el test del paracetamol (41). sulfametiazol (42) o el test
del aliento con isótopos distintos del IZC, como son el
'C,
o el I3C (43,44,45),
.-
84
Test del aliento c o n isótopos estables
El test del aliento cuando se emplea I3C tiene grandes ventajas en cuanto a simplicidad, ausencia de efectos adversos y una capacidad de uso repetido (46). Un
substrato ideal para valorar el vaciamiento gástrico se
ha de mezclar con el alimento, ha de ser estable en un
medio ácido, absorberse fácilmente al entrar en duodeno y metabolizarse rápido tras la absorción (45).
Al contrario de lo que ocurre con otros test con
isótopos estables, como el de la I3C-urea o el la I3Caminopirina. no es una reacción metabólica, sino el
paso fisico a través de un compartimento (estómago) el paso limitante del tiempo de metabolización
del compuesto. El compuesto marcado permanece
retenido con el alimento durante toda la digestión
gástrica y posteriormente se absorbe de forma rápida una vez que alcanza el intestino. El I3CO2 que
aparece en el aliento depende de la dosis administrada y de la superficie corporal (Figura 2)
Es necesario estandarizar la postura dado que ésta
influye en el vaciamiento gástrico. El paciente ha de
estar en posición de reposo, sentado erguido, con el
fin de que la producción de CO, sea constante durante
toda la prueba. También ha de abstenerse de fumar.
Una vez ingerido el alimento, el paciente espira el alien-
Figura 2
Esquema del estudio con isótopos estables del vaciamiento
gástrico.
1-
~
to e n tubos (43). Choi recomienda emplear un periodo
de 6 horas para el estudio del vaciamiento gástrico de
sólidos ya que proporciona mayor exactitud a los
parámetros calculados (47).
Compuestos q u e s e emplean.
Características químicas
Se ha empleado el '3C-bicarbonato, I3C-acetato,y el
'3C-glicina para el estudio del vaciamiento d e
semisólidos y liquidos y el 13C-octanoatopara el estudio del de sólidos.
El acetato es un compuesto volátil que se absorbe y
metaboliza rápidamente. Si se infunde 13C-acetato,más
del 80% del I3C aparece como I3CO, en el aliento (48).
El acetato no se hidroliza en el estómago. ni se absorbe por la mucosa gástrica. Asi, menos del 5% aparece
en el aliento tras la instilación intragástrica de 150 mg
de I3C-acetatoy oclusión pilórica (45).
Se ha empleado también I3C-glicina para determinar
el vaciamiento gástrico de líquidos (49.8). Se ha obtenido una buena correlación entre el GEC, el t,,, y tn,ax
obtenido por el test del aliento con glicina y el t,,,
obtenido por la escintigrafia (49). La glicina es un compuesto soluble en agua y no se absorbe en el estómago. No obstante, la absorción se da por un mecanismo
de transporte activo y el metabolismo posterior es compleJo (50). influyendo también el metabolismo
bacteriano intestinal.
El empleo de I3C-bicarbonato no es adecuado para
medir el vaciamiento gástrico, dado que se puede descomponer en el medio ácido del estómago produciendo CO, que se absorbe en el propio estómago. y de
esta forma no se correlaciona con el vaciamiento gástrico medido por escintigrafia (44,51).
El ácido octanoico es absorbido de forma rápida en
el intestino y, dado que es un ácido graso de cadena
corta, se transporta por circulación portal hacia el higado. Posteriormente sufre un rápido metabolismo
mitocondrial independiente de la carnitina y el CO,
producido se elimina por los pulmones (52).
Medida d e l aliento
El enriquecimiento en I3C en el aire espirado se determina por espectrometria de masas de relación
isotópica (IRMS). Se obtienen unos valores F a distintos tiempos que, posteriormente. se transforman en
porcentaje de eliminación de I3C por hora y porcentaje
acumulado de excreción de I3C (53). La cuantificación
del vaciamiento gástrico se realiza empleando la fórmula de regresión no lineal (Figura 3 A):
.
85
REVISTADE ME0 C NADELALh VERSIDAD DENAVARRAABR LJJNiO 1998 21
I
Figura 3A
y el pico máximo de excreción del I3CO, (t,,,J:
O
50
100
150
200
Este valor se correlaciona con la máxima velocidad
de vaciamiento del estómago y que corresponde también al tiempo de latencia (t,J (43). También con el
I3C-acetato se obtiene una fase de latencia positiva.
aunque el vaciamiento d e líquidos medido por
escintigrafía no muestra dicha fase. Esta diferencia se
debe al tiempo que precisa el I3C para aparecer en el
aliento por los procesos metabólicos de absorción. transporte, oxidación y exhalación (9). Para una simple evaluación del vaciamiento gástrico. se puede reducir el
tiempo de recogida de muestra midiendo solamente el
tmax,
pero se perdería información de la forma tardía de
vaciamiento gástrico (35).
Ghoos propone también la ecuación para evaluar la
velocidad de vaciamiento gástrico como:
250
Tiempo (minutos)
Porcentaje acumulado de excreción
de 13C=m(l-e"')fi(7,43)
m, p y kson constantes. La constante m indica la recuperación acumulada del I3C cuando el tiempo es infinito.
Es interesante hacer notar que la recuperación no llega a
ser del 100%. Esto es debido a que también hay una
cierta entrada de 13C-substratoen el espacio tisular con
un recambio lento. La constante p describe la fase inicial
del vaciamiento. A partir de esta fórmula se deriva la velocidad de vaciamiento gástrico (43) (figura3B) y el tiempo medio de vaciamiento gástrico (t,,,):
Figura 38
I
Tiempo (minutos)
I
22 REVISTA DE ME0:CINADE LAlhlVERSIDAD DE NAVARRAABRILJ.NIO 1998
PorcentaJe de excreción de I3C por hora =atbe-"
donde tes el tiempo en horas y a, b y cson constantes.
A partir de esta ecuación se obtiene el coeficiente de
vaciamiento gástrico (GEC = ln a), que es un índice del
proceso general de la velocidad de vaciamiento gástrico (43) y también el pico de máxima excreción de
I3CO, y la t,,, (54).
Tanto el acetato como el octanoato se mantienen
unidos al alimento cuando se incuban en un medio
similar al del estómago (35,43). El tiempo medio de
absorción y metabolismo del acetato es de unos 53
minutos, mientras que para el ácido octanoico es de
unos 66 minutos. Por ello. Ghoos hace una corrección
de 66 minutos a esta fórmulas teniendo en cuenta el
tiempo medio q u e tarda el ácido octanoico e n
metabolizarse y la correlación con la escintigrafía
(4354). No obstante. según Choi, no se puede corregir
el t,,, para aproximarlo al valor obtenido p o r
escintigrafía, dado que el proceso del ácido octanoico
tras el paso por el &tómago no es constante entre individuos (47,55).
Tanto el tIag.como el t,,, son independientes de la
producción endógena de CO,, mientras que el GEC
depende de la cantidad de I3CO, eliminado (43). Es
importante el tiempo de recogida de la muestra, ya
q u e éste p u e d e influir e n los parámetros d e
cuantificación del vaciamiento gástrico (47).
También se ouede determinar el valor del 6 Dor
espectrometría no dispersiva infrarojo isótopo selecti'
I
I
1
I
86
va (IRIS) (56,57), pero esta técnica requiere un volumen mucho mayor de aire espirado y por otro lado no
alcanza la precisión de la IRMS. No obstante, existe
una elevada correlación entre los resultados obtenidos
por uno y otro sistema de medida (57). La variación
intraindividual del tiempo medio de vaciamiento gástrico es de unos 30 minutos (59,43), la cual es superior
a la obtenida por análisis repetidos empleando un IRMS
(3 min) o IRIS (6 min) (57).
Validacidn del método
Dado el caracter monoexponencial del vaciamiento
gástrico de liquidos, con la escintigrafia no se obtiene
un tiempo de latencia del vaciamiento gástrico, pero
este sí aparece con el empleo de isótopos estables,
debido al tiempo necesario para la absorción, metabolismo y eliminación posterior del CO, (35). Si se substrae
este periodo de absorción y metabolismo del acetato
(55 minutos para comida semisólida y 49 para una liquida), desaparece esa fase de latencia.
Se puede obtener una información objetiva del vaciamiento gástrico al ser los resultados cuantificables.
Tanto el vaciamiento gástrico de liquidos empleando
acetato, como el de sólidos empleando octanoato han
sido validados frente a la escintigrafía (35,43,55,58). El
GEC es el que peor correlación proporciona con la t l /
2 por escintigrafía (49). No obstante, Chou no ha encontrado correlación entre la tlag obtenida por ambos
métodos (4755).
También se ha encontrado una buena correlación
entre el vaciamiento gástiico medido con polietilenglicol
y el I3CO, que aparece en el aliento con el acetato (45).
Aplicación
Diversos laboratorios emplean distintas comidas de
prueba, con lo que se obtienen diferentes valores normales. Sería deseable unificar el contenido calórico de
la comida-prueba con el fin de que los resultados de
los distintos estudios puedan ser comparables.
Para la determinación del vaciamiento gástrico de
sólidos. en nuestro laboratorio damos una comida de
un huevo, pan y mantequilla con un contenido calórico de 270 Kcal, que el paciente ha de consumir en
menos de 10 minutos. El ácido '3C-octanoico (91 mg)
se adiciona a la yema de huevo. Por otra parte, en la
determinación del vaciamiento gástrico de líquidos
hemos administrado 100 mg de 13C-acetatosódico disuelto en 200 mL de zumo de naranja. Es necesario
tener en cuenta el tratamiento farmacológico y el nivel
de glucemia (30) Con esta alimentación estándar hemos establecido valores normales que se indican en la
tabla 1.
No s e h a encontrado correlación entre los
parámetros de vaciamiento gástrico de sólidos y de liq u i d o ~(9.60), probablemente debido a que el proceso
de vaciamiento gástrico de sólidos es distinto del de
liquidos.
Los distintos estudios muestran una gran variabili-
Tabla 1
87
REVISTA OE 1AED:C NADE LAUhIVERSIDAD DE NAVARRAABRILsUN O 1998 23
dad intra e interindividual e n personas sanas. Nosotros
h e m o s encontrado una gran dispersión e n los
parámetros d e vaciamiento gástrico d e sólidos dentro
d e nuestra población. similar a la q u e h a n encontrado
o t r o s autores, t a n t o e m p l e a n d o i s ó t o p o s estables
Tabla 2
(43,35,55) c o m o c o n escintigrafía (19.40). No obstante
esta técnica tiene una elevada sensibilidad y especificid a d para detectar las anomalías del vaciamiento gástric o (tabla 2).
Dado q u e este método está exento d e riesgos c o m o
s e h a mencionado anteriormente, s e han realizado estudios con mujeres embarazadas y niños (10,61). Del
mismo modo, s e p u e d e realizar u n estudio del vaciamiento gástrico d e sólidos y líquidos e n días consecutivos (9). Además, s e ha visto q u e e s suficientemente
sensible c o m o para detectar cambios farmacológicos
d e la motilidad gástrica (9.10). Una vez diagnosticada
una anomalía d e la motilidad gástrica, s e p u e d e n realizar test del aliento sucesivos para evaluar la eficacia
terapéutica.
Agradecimiento
Este trabajo ha sido realizado c o n el apoyo d e Isomed
S.L.
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