Fisiologia do Trato Gastrintestinal

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FISIOLOGIA DO TRATO GASTROINTESTINAL - SILVERTHORN (capítulo 21)
- desafios significativos para o TGI
a. evitar a autodigestão: enzimas que digerem os alimentos em macromoléculas menores também são capazes de digerir as próprias cels do TGI
- em caso de falha dos mecanismos protetores, há desenvolvimento de úlceras nas paredes
b. balanço de massa: combinação entre a entrada e saída de líquidos
c. absorção: geralmente é muito eficiente mas pode ser alterado por questões patológicas e de alimentação
d. defesa: grande entrada de partículas exógenas somadas a uma grande superfície de contato atrelada a uma grande capacidade absortiva→ importância da
localização do GALT
MOTILIDADE INTESTINAL
- contrações tônicas: mantidas por minutos ou horas // contrações fásicas: ciclos de contração-relaxamento de duração de segundos (região distal do
estômago e ID)
- ciclos de contração e relaxamentos são associados a ciclos de despolarização e repolarização → potenciais de ondas lentas
- presença de células intersticiais, entre a camada de mm liso e plexo nervoso intrínsecos, podendo atuar como intermediárias entre os neurónios e
o mm liso
- ondas lentas: iniciam-se espontaneamente nas cels intersticiais → camadas musculares adjacentes (junções comunicantes)
- onda lenta que não alcançar o limiar, não causa contração muscular (tudo ou nada → diferente do miocárdio)
Padrões de contração
- peristaltismo: ondas progressivas de contração que se movem de uma seção do TGI para a próxima→ movimentos circulares contraem o segmento apical a
uma massa (bolo alimentar); essa contração empurra o bolo para frente até um segmento receptor, onde os mm circulares estão relaxados. O segmento
receptor, então, contrai, continuando o movimento para frente.
- contrações segmentares: segmentos curtos do intestino contraem e relaxam alternadamente → nos segmentos contraídos, o músculo circular contrai, ao
passo que o músculo longitudinal relaxa → agitação do conteúdo intestinal, misturando-o e mantendo-o em contato com o epitélio absortivo
REGULAÇÃO DA FUNÇÃO GASTRINTESTINAL
1. Reflexos curtos são integrados SNE: reflexos locais iniciados, integrados e finalizados completamente no TGI
- o plexo submucoso contém neurônios sensoriais que recebem sinais do lúmen do TGI. A rede do SNE integra esta informação sensorial e, então, inicia a
resposta → controle de secreção pelas cels epiteliais do TGI
- neurônios do plexo mioentérico na camada muscular externa influenciam a motilidade
2. Reflexos longos são integrados ao SNC: incluem os reflexos antecipatórios e os reflexos emocionais (reflexos cefálicos)
- antecipatórios: iniciam com estímulo sensorial (visão, lembrança, cheiro, som) que preparam o sistema digestório para a refeição que o encéfalo está
antecipando (boca enche de água, estômago ronca)
- mm liso e glândulas estão sob controle do SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO→ em geral, parassimático é EXCITATÓRIO E REALÇA AS FUNÇÕES DO TGI, e
simpático INIBE A FUNÇÃO DO TGI
HORMÔNIOS GASTRINTESTINAIS
FUNÇÃO INTEGRADA: A FASE CEFÁLICA
- estímulo antecipatório e o estímulo de alimento na cavidade oral ativam neurônios no BULBO→ sinais eferentes para as gll salivares e para o SNE via nervo
vago → estômago, intestino e órgãos glandulares iniciam a secreção e aumentam a motilidade em antecipação ao alimento que virá
A digestão mecânica e química inicia na boca
FUNÇÕES DA SALIVA
1. amolecer e lubrificar o alimento → água e muco amolecem e lubrificam o alimento (melhora deglutição)
2. digestão do amido → digestão química inicia-se com a secreção de amilase salivar (quebra o amido em maltose depois que a enzima é ativada por Cl- salivar)
3. gustação → saliva dissolve o alimento para que seja possível sentir seu gosto
4. defesa → presença de lisozima (enzima salivar antibacteriana) e imunoglobulinas
DIGESTÃO MECÂNICA: inicia na cavidade oral com a mastigação (lábios, língua, dentes); cria massa amolecida facilmente deglutida (bolo alimentar)
A saliva é uma secreção exócrina
- complexo fluido hiposmótico contendo água, íons, muco e proteínas (enzimas e Ig)
- secreção de 3 glândulas salivares:
- gl parótida → solução aquosa de enzimas / gl sublingual → saliva rica em muco / gll submandibulares → são mistas, contendo muco e enzimas
PROCESSO DE PRODUÇÃO DA SALIVA
- fluido inicial secretado pelas cel acinares assemelha-se aos LEC (solução isotônica de NaCl)
- fluido passa pelo ducto para cavidade oral; cels epiteliais ao longo do ducto reabsorvem NaCl e secretam K= e HCO3- até que a razão entre os íons no fluido do
ducto seja mais parecida com a do LEC (↑K+ ↓Na+)
- membranas apicais das cels do ducto tem pouca permeabilidade a água
- remoção efetiva de soluto do fluido secretado resulta em saliva hiposmótica em relação ao plasma
- controle autonômico: pode ser desencadeada por estímulos visuais, cheiro, contato, pensamento ⇒ reflexos antecipatórios
- inervação parassimpática é o estímulo primário para secreção da saliva mas também há alguma inervação simpática nas gll
A deglutição leva o bolo alimentar da boca para o estômago
- ação reflexa quem empurra o bolo alimentar ou líquido para o esôfago
- estímulo para a deglutição é a pressão criada quando a língua empurra o bolo contra o palato mole e parte posterior da boca → a pressão do bolo ativa
neurônios sensoriais que levam informações pelo NC IX para o centro da deglutição no bulbo
- eferências do centro da deglutição: nn motores somáticos que controlas os mm esqueléticos da faringe e do esôfago superior, bem como nn autonômicos que
agem nas porções inferiores do esôfago
- palato mole eleva-se → fechamento da nasofaringe → contração muscular move a laringe para cima e para frente → fechamento da traqueia e
abertura/relaxamento do esfíncter esofágico superior → bolo se move para baixo no esôfago com contrações peristálticas→ epiglote dobra-se para baixo
(completo fechamento das VAS prevenindo broncoaspiração + respiração brevemente inibida) → contrações peristálticas empurram o bolo em direção ao
estômago, auxiliado pela gravidade → relaxamento do esfíncter esofágico inferior → passagem do bolo alimentar para o estômago
- se o esfíncter esofágico inferior não permanecer contraído, o ác gástrico e a pepsina podem irritar a parede do esôfago, levando à dor e irritação do refluxo
gastroesofágico⇒ durante a fase de inspiração da respiração, quando a pressão intrapleural cai, as paredes do esôfago se expandem; essa expansão cria
uma p subatmosférica no lúmen esofágico, que pode sugar o conteúdo ácido do estômago se o esfíncter estiver relaxado ⇒ DRGE
FUNÇÃO INTEGRADA: A FASE GÁSTRICA
FUNÇÕES DO ESTÔMAGO
1. ARMAZENAMENTO → armazena alimento e regula a sua passagem para o ID (onde ocorre a maior parte da digestão e absorção)
2. DIGESTÃO → digestão química e mecânica, formando o quimo
3. DEFESA → estômago protege o corpo por destruir muitos patógenos que são deglutidos juntamente com a comida ou aprisionados no muco das vias
respiratórias; autoproteção (evitar a autodigestão)
- antes da chegada do alimento, a atividade digestória no estômago inicia-se com um reflexo vagal longo da fase cefálica⇒ após a entrada do bolo no
estômago, inicia-se uma série de reflexos curtos, constituintes da fase gástrica da digestão (distensão do estômago e a presença de peptídeos e aas no lúmen
ativam cels endócrinas e nn entéricos + hormônios, neurotransmissores e moléculas parácrinas influenciam motilidade e secreção)
O estômago armazena o bolo alimentar
- alimento chega do esôgfago e o estômago relaxa e expande para acomodar o volume aumentado→
relaxamento receptivo (mecanorreceptores)
- a metade superior do estômago permanece relativamente em repouso, retendo o bolo alimentar até
que esteja pronto para ser digerido
- estômago regula a velocidade na qual o quimo entra no ID→ sem essa regulação, o ID não seria capaz
de digerir e absorver a carga do quimo que chega (se grande parte da absorção de nutrientes depender
do IG, haverá diarreia, pois seu epitélio não é capaz de efetuar essa grande absorçãoe maioria dos
nutrientes sairia nas fezes)
- na metade distal do estômago, ondas peristálticas empurram o bolo alimentar para baixo, em direção
ao piloro, misturando-o com o ácido e enzimas digestivas → cada onda contrátil ejeta uma pequena
quantidade de quimo ‘pronto’ no duodeno através do piloro
- o aumento da motilidade gástrica durante a refeição está principalmente sob controle neural (nervo
vago) e estimulada pela distensão do estômago.
Secreções gástricas protegem e digerem
1. SECREÇÃO DE GASTRINA → células G encontradas profundamente nas gll gástricas; em reflexos
curtos, a liberação de gastrina é estimulada pela presença de aas e peptídeos no estômago e por
distensão do estômago (NT do SNE: peptídeo liberador de gastrina); nos reflexos cefálicos, existe
controle do nervo vago⇒ principal ação da gastrina: promover a liberação de ácido (ação direta nas cels parietais e ação indireta por estimular a liberação de
histamina)
2. SECREÇÃO ÁCIDA → cels parietais secretam HCl no lúmen do estômago (cels bombeiam H+ contra um gradiente)⇒ funções do ácido gástrico: a. liberação
e ativação da pepsina; b. desencadear a liberação de somatostatina pelas cels D; c. desnaturar proteínas; d. auxilia na destruição de patógenos ingeridos; e.
inativação da amilase salivar (cessando a digestão de carboidratos que iniciou na boca)
- VIA PARA SECREÇÃO ÁCIDA: H+ do citosol da cel parietal é bombeado para o lúmen do estômago em
troca de K+ que entra na cel por uma H+-K+-ATPase. Cl- segue o gradiente elétrico criado por H+, movendo-se
através de canais de cloreto abertos. O resultado líquido é a secreção de HCl pela célula // enquanto o ácido está
sendo secretado no lúmen, o HCO3- produzido a partir de CO2 e OH- da água é absorvido para o sangue (a ação
tamponante do íon bicarbonato torna o sangue menos ácido ao deixar o estômago, criando uma maré alcalina que
pode ser medida enquanto uma refeição está sendo digerida (pHmetria)
3. SECREÇÕES ENZIMÁTICAS → pepsina (digestão inicial de ptnas - particularmente efetiva no
colágeno) e lipase gástrica (quebra de triacilgliceróis→ no entanto, menos de um terço da digestão de gorduras
ocorre no estômago)
- VIA PARA SECREÇÃO ENZIMÁTICA: ácido estimula a liberação de pepsinogênio (pepsina na forma
inativa) por meio de reflexo curto (quimiorreceptores) → no lúmen do estômago, o pepsinogênio é clivado em
pepsina pela ação do H+→ início da digestão proteica
4. SECREÇÕES PARÁCRINAS → histamina, somatostatina e fator intrínseco
- histamina: sinal parácrino secretado pelas céls semelhantes às enterocromafins (cels ECL) em resposta à estimulação por gastrina ou ACh→ estímulo para
as cels parietais para secreção de ácido (ligação com receptores H2)
- fator intrínseco: proteína secretada pelas cels parietais que complexa a vit B12 no estômago e ID, processo necessário para sua absorção
- somatostatina (SS - hormônio inibidor do crescimento): secretada pelas cels D do estômago; sinal de retroalimentação negativa primário da secreção da fase
gástrica (reduz secreção ácida direta e indiretamente por diminuir a secreção de gastrina e histamina; inibe a secreção de pepsinogênio)
O estômago equilibra digestão e defesa
- a mucosa gástrica protege a si mesma da autodigestão por ácido e enzimas com uma barreira
muco-bicarbonato (cels mucosas na superfície luminal e no colo das gll gástricas secretam ambas
as substâncias)⇒ muco: barreira física // bicarbonato: barreira tamponante química subjacente ao
muco
- secreção de muco aumenta devido a fatores externos (inflamação, irritação estomacal,
medicamentos, álcool), H. pylori
*Sd ZOLLINGER-ELLISON: pacientes secretam níveis excessivos de gastrina, geralmente de tumores secretores
de gastrina no âncreas; como resultado, a hiperacidez no estômago supera os mecanismos protetores normais
e causa úlcera péptica (o ácido e a pepsina destroem a mucosa, criando orifícios que se estendem para dentro
da submucosa e muscular do estômago e do duodeno)
FUNÇÃO INTEGRADA: A FASE INTESTINAL
- início com o quimo atingindo o ID→ entrada controlada pelo estômago para evitar a sobrecarga do
ID
- conteúdos intestinais são lentamente propelidos para frente por uma combinação de contrações
segmentares e peristálticas → mistura do quimo com enzimas + exposição dos nutrientes ao
epitélio para ocorrer absorção (movimentos devem ser lentos o suficiente para permitir que a
sigestão e a absorção sejam completadas)
- promoção de motilidade: inervação parassimpática + gastrina // inibição da motilidade: CCK
- a anatomia do ID facilita a secreção, a digestão e absorção por maximizar a área de superfície
(vilosidades + borda em escova - glicocálix)
- distribuição de nutrientes: a maioria dos nutrientes absorvidos ao longo do epitélio intestinal vai para
capilares nas vilosidades para distribuição através da circulação sanguínea ⇒ exceção:
GORDURAS → maioria passa para vasos do sistema linfático
- o sangue venoso proveniente do TGI não vai diretamente de volta para o coração: sistema
porta-hepático → junção de dois leitos capilares: um que capta nutrientes absorvidos do
intestino, e outro que leva os nutrientes diretamente para o fígado
- importância do fígado como “filtro biológico”: os hepatócitos contêm uma variedade de
enzimas (CYP450) que metabolizam fármacos e xenobióticos e retiram da circulação
sanguínea antes de eles alcançarem a circulação sistêmica (MPP)
As secreções intestinais promovem a digestão
1. ENZIMAS DIGESTIVAS → produzidas pelo epitélio intestinal e pelo pâncreas exócrinos; em geral, a estimulação dos neurônios parassimpáticos do NERVO
VAGO aumenta a secreção de enzimas
2. BILE → produzida no fígado, secretada pela vesícula biliar; solução não enzimática que facilita a digestão de gorduras (emulsificação)
3. secreção de bicarbonato → maior parte vêm do pâncreas e é liberado em resposta a estímulos neurais e à secretina; neutraliza o quimo extremamente ´cido
que vem do estômago
4. MUCO → secretado por cels caliciformes, promove a proteção e lubrificação do conteúdo
intestinal
5. SOLUÇÃO ISOTÔNICA DE NaCl→ mistura-se com o muco para ajudar a lubrificar o conteúdo do
intestino
SOLUÇÃO ISOTÔNICA DE NaCl: cels das criptas do ID e do colo secretam solução isotônica de NaCl em um
processo similar ao passo inicial da salivação → o Cl- do LEC entra nas cels via NKCC e, em seguida, sai
para o lúmen através de um canal de cloreto (CFTR). O movimento do Cl- para o lúmen atrai o Na+ por meio
do gradiente elétrico através de junções comunicantes. Água segue o Na+ ao longo do gradiente osmótico
criado pela redistribuição de NaCl. Resultado: secreção de solução salina isotônica
O pâncreas secreta enzimas digestivas e bicarbonato
- a secreção exócrina pancreática incluem enzimas digestivas e uma solução aquosa de
bicarbonato de sódio
1. SECREÇÃO DE ENZIMAS: a maioria das enzimas são secretadas como zimogênios que devem ser ativados no momento de chegada do intestino →
enteropeptidase da borda em escova (enterocinases) converte o tripsinogênio inativo em tripsina que então converte outros zimogênios pancreáticos em suas
formas ativas ⇒ sinais para liberação das enzimas pancreáticas: distensão do ID, presença de alimentos no ID, sinais neurais e CCK
2. SECREÇÃO DE BICARBONATO: neutraliza o ácido proveniente do estômago→ requer altos níveis de anidrase carbônica: o bicarbonato produzido a partir de
CO2 e água é secretado por um trocador apical cloreto-bicarbonato. O H+ produzido junto com o bicarbonato deixam a cel por trocadores Na+-H+ na membrana
basolateral. O H+ reabsorvido na circulação intestinal ajuda a equilibrar o íon bicarbonato, colocado na circulação quando as cels parietais secretam H+ no
estômago. O cloreto trocado por bicarbonato entra na cel pelo cotransportador NKCC na membrana basolateral e sai pelo canal CFTR apinal. O cloreto
luminal, então, reentra na cel em troca do íon bicarbonato entrando no lúmen.
* FIBROSE CÍSTICA: uma mutação herdada faz a proteína do canal CFTR ser defeituosa ou ausente. Como resultado, a secreçãode cloreto e fluido cessa, mas as cels
caliceformes continuam a secretar muco, resultado em espessamento de muco. No sistema digestório, o muco espesso obstrui ductos pancreáticos pequenos e impede a
secreção de enzimas digestórias no intestino. Nas vias aéreas, onde o canal CFTR também é encontrado, a falha na secreção de líquido dificulta o movimento mucociliar.
devido ao muco espesso, levando a infecções pulmonares recorrentes.
- secreção de sódio e água: processo passivo, dirigido eletroquímicos e osmóticos⇒ o movimento de íon negativos do LEC para o lúmen cria um gradiente
elétrico negativo no lúmen atrai Na+. O sódio move-se a favor do gradiente eletroquímico por via paracelular; a transferência de sódio e bicarbonato do LEC
para o lúmen cria um gradiente osmótico, e a água segue por osmose (resultado: secreção de uma solução aquosa de bicarbonato de sódio)
O fígado secreta a bile
- bile: solução não enzimática secretada pelos hepatócitos
- componentes da bile: a. sais biliares (facilitam a digestão enzimática de gorduras); b. pigmentos biliares (produtos residuais da degradação da Hb -
bilirrubina); c. colesterol, que é excretado nas fezes
- sais biliares agem como detergentes para tornar as gorduras solúveis durante a digestão, produzidos a partir dos ácidos biliares esteroides combinados com
aas e ionizados.
- secretada pelo hepatócitos flui pelos ductos hepáticos até a vesícula biliar (armazenamento e concentração da solução biliar)→ a contração da VB envia bile
para o duodeno através do ducto colédoco
- sais biliares não são alterados durante a digestão de gorduras→ quando alcançam o íleo, eles encontram cels que os reabsorvem e os enviam de volta para a
circulação; depois retornam para o fígado, onde os hepatócitos os captam novamente e o ressecretam; resíduos biliares que não podem ser reabsorvidos
passam para o IG para excreção.
A maior parte da digestão ocorre no intestino delgado: quando o quimo entra no ID, a digestão de proteínas cessa quando a pepsina é inativada no pH
intestinal alto. As enzimas pancreáticas e da borda em escova, então, finalizam a digestão de peptídeos, carboidratos e gorduras em moléculas menores que podem ser
absorvidas.
O ferro é ingerido como ferro heme na carne e como ferro ionizado em alguns produtos vegetais. O
ferro heme é absorvido por um transportador apical no enterócito. O Fe²+ ionizado é ativamente
absorvido por co-transporte com H+ pelo transportador de metal divalente 1 (DMT1). Dentro da célula,
as enzimas convertem o ferro heme em e ambFe²+ os os pools de ferro ionizado deixam pela
ferroportina. A absorção de ferro pelo corpo é regulada pela hepcidina. Quando os estoques de ferro do
corpo estão altos, o fígado secreta hepcidina, que se liga à ferroportina. A ligação da hepcidina faz o
enterócito destruir o transportador ferroportina, o que resulta em redução da captação de ferro pelo
intestino.
A absorção de íons no corpo também cria os gradientes osmóticos necessários para o movimento da
água. Os enterócitos e os colonócitos absorvem Na+ utilizando três proteínas de membrana): canais
apicais de Na+, como o ENaC, um transportador por simporte Na!-Cl" e o trocador Na+-H+ (NHE). No id,
uma fração significativa da absorção de Na+ também ocorre por meio de captação dependente de Na+ de
solutos orgânicos, como pelo SGLT e por transportadores Na+-aminoácidos. No lado basolateral, o
transportador principal para o Na+ é a Na+-K+-ATPase. A captação de cloreto usa um trocador apical Cl-
-HCO3- e um canal basolateral de Cl- para movimento através das células. A absorção de potássio e de
água no intestino ocorre principalmente pela via paracelular.
Regulação da Fase Intestinal
1. O quimo entrando no intestino ativa o SNE que, então, reduz a motilidade gástrica e a secreção, retardando o esvaziamento gástrico. Além disso, a liberação
de secretina, CCK e GIP reforçam o sinal de “motilidade reduzida”
2. A secretina é liberada pela presença de quimo ácido no duodeno. Ela inibe a produção ácida e diminui a motilidade gástrica. Além disso, a secretina estimula a
produção de bicarbonato pancreático para neutralizar o quimo ácido que entrou no intestino
3. A CCK é secretada na corrente sanguínea se uma refeição contém gorduras; também diminui a motilidade gástrica e a secreção de ácido
4. GIP e GLP-1 são liberados se a refeição contém carboidratos - ambos atuam por antecipação para promover a liberação de insulina pelo pâncreas, permitindo
que as cels se preparem para receber a glicose que está sendo absorvida; eles também retardam a entrada de quimo no intestino, reduzindo a motilidade
gástrica e a secreção ácida
5. Osmorreceptores na parede do intestino são sensíveis à hiperosmolaridade do quimo que entra. Quando estimulados pela alta osmolaridade, os receptores
inibem o esvaziamento gástrico
O intestino grosso concentra os resíduos
- o colo absorve a maior parte do volume do qumo, de modo que apenas 0,1L de água é perdido diariamente nas fezes
- o quimo entra no IG pelo óstio ileal (válvula ileocecal)→ a papila ileal relaxa cada vez que uma onda peristáltica a atinge; ele também relaxa quando o quimo
deixa o estômago (reflexo gastroileal)
- haustrações: IG tem a camada muscular longitudinal descontínua e concentrada em 3 bandas (tênias do colo); haustrações são os bolsões formados pela
contrações das tênias, que puxam a parede
MOTILIDADE DO INTESTINO GROSSO
- movimento de massa: contrações colônicas para mistura→ uma contração diminui o diâmetro de um segmento do colo e manda uma quantidade de material
para frente; associadas à ingestão alimentar e à distensão do estômago (reflexo gastrocólico)→ o movimento de massa é responsável pela distensão súbita
doreto, que desencadeia a defecação.
- reflexo da defecação: reflexo espinal desencadeado pela distensão da parede do órgão⇒ movimento do material fecal para o reto dispara o reflexo→ o
esfíncter interno do ânus relaxa → contrações peristálticas no reto empurram o material em direção ao ânus → esfíncter externo do ânus (controle
voluntário) é relaxado se a situação for apropriada → defecação é reforçada por contrações abdominais voluntários e movimentos expiratórios forçados
contra a glote fechada (manobra de Valsalva)
- influência emocional: o estresse pode aumentar a motilidade intestinal e causar diarreia psicossomática; pode também reduzir a motilidade e
causar constipação ⇒ quando as fezes são retidas no colo, a absorção contínua de água gera fezes duras e secas difíceis de eliminar
DIGESTÃO E ABSORÇÃO NO INTESTINO GROSSO:
- nenhuma digestão significativa de moléculas orgânicas ocorrem no IG
- revisão de conceitos e atualização: papel da microbiota intestinal na digestão de carboidratos complexos e de ptnas não digeridas por meio da fermentação
(produto final = lactato + AG cadeia curta)
- as bactérias colônicas também produzem quantidades significativas de vitaminas absorvíveis (vit K); gases intestinais são produtos menos úteis