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SUMÁRIO 1. Introdução ..................................................................... 3 2. Carboidratos ................................................................ 7 3. Proteínas .....................................................................13 4. Lipídeos .......................................................................18 5. Água e eletrólitos .....................................................24 6. Funções metabólicas do fígado .........................28 7. Metabolismo da bilirrubina ...................................30 8. Processamento da amônia ..................................34 Referências bibliográficas ........................................38 3FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE ÁGUA E NUTRIENTES & FUNÇÕES METABÓLICAS DO FÍGADO 1. INTRODUÇÃO Os principais alimentos, que susten- tam a vida do corpo, podem ser clas- sificados como carboidratos, gordu- ras e proteínas, conhecidos também como os macronutrientes orgânicos. Em termos gerais, esses alimentos não podem ser absorvidos em suas formas naturais por meio da mucosa gastrointestinal e, por essa razão, são inúteis como nutrientes caso não haja digestão preliminar. A digestão e a absorção são as prin- cipais funções do trato gastrointesti- nal. A digestão é a degradação quí- mica dos alimentos ingeridos até moléculas absorvíveis, e é efetuada pelas enzimas do trato gastrointes- tinal (TGI). Estas são hidrolases, que catalisam a adição de moléculas de água aos nutrientes, que geram, por consequência, moléculas menores e absorvíveis. Essas hidrolases, que são enzimas secretadas no lúmen do sistema di- gestório denominam-se enzimas luminais, enzimas que compõem o suco salivar, gástrico e pancreáticos; e as sintetizadas nos enterócitos e in- corporadas às suas membranas lumi- nais como proteínas integrais, são as enzimas da borda em escova, pre- sentes na membrana apical do epité- lio intestinal. As atividades destas en- zimas digestivas são facilitadas pela secreção de água e íons para o lúmen do TGI. Resultam dos processos de digestão: monômeros, dímeros e trí- meros, absorvidos através do epitélio do delgado. Os processos hidrolíticos ocorrem nas seguintes porções do sistema digestório: cavidade oral, estômago, duodeno (onde são predominantes) e nas porções proximais do íleo. O có- lon não apresenta enzimas luminais e da borda em escova. 4FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL entre as células epiteliais intestinais, entre espaços intercelulares e para o sangue. A estrutura da mucosa intestinal é idealmente apropriada para a ab- sorção de grande quantidade de nu- trientes. Características estruturais, chamadas microvilosidades, aumen- tam a área de superfície do intestino delgado, maximizando a exposição dos nutrientes às enzimas digestivas e criando grande superfície absorti- va. A superfície do intestino delgado é disposta em dobras longitudinais, chamadas de dobras de Kerckring. Vilosidades semelhantes a dedos se Amilase saliva, lipase lingual Pepsina, lipase gástrica Amilase, tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidases, lipase, fosfolipase A2, colesterol esterase, elastase, ribo e desoxirribonucleases Enzimas luminais Enzimas da borda em escova Endopeptidase Dissacaridases: maltase, sacarase, lactase e isomaltase Dipeptidases: amino- oligopeptidases, dipeptidases Figura 1. Localização das enzimas luminais e da borda em escova ao longo do sistema digestório. (Fonte: Aires, 2018) A absorção é o movimento dos nu- trientes, da água e dos eletrólitos do lúmen do intestino para o sangue. Existem duas vias para absorção, a via celular e a paracelular. Na via celular, a substância deve cruzar a membrana apical (luminal), entrar na célula gástrica epitelial, e então, pas- sar por extrusão da célula, através da membrana basolateral, para o inte- rior da corrente sanguínea. Os trans- portadores nas membranas apicais e basolaterais são os responsáveis pe- los processos absortivos. Na via pa- racelular, a substância se move pelas junções ocludentes (tight junctions), 5FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL projetam para fora dessas dobras. Essas vilosidades são mais longas no duodeno, onde ocorre a maior parte da digestão e absorção, e são mais curtas no íleo. As superfícies das vi- losidades são recobertas por células epiteliais (enterócitos) entremeadas por células secretoras de muco (cé- lulas caliciformes). A superfície api- cal das células epiteliais é, em si, ex- pandida por pequenos dobramentos chamados microvilosidades. Essa su- perfície microvilar é chamada borda em escova devido à sua aparência de “escova” sob microscopia óptica de luz. Juntas, as dobras de Kerckring, as vilosidades e as microvilosidades au- mentam a área da superfície total, em cerca de 600 vezes! As células epi- teliais do intestino delgado têm ve- locidades de renovação (reciclagem) maiores que qualquer outra célula do corpo – elas são renovadas a cada 3 a 6 dias. A elevada renovação das cé- lulas da mucosa intestinal as tornam particularmente susceptíveis aos efei- tos da irradiação e da quimioterapia. Lúmen intestinal Vilosidades (0,5 a 1mm) Vilosidades Aumento 10x Epitélio de revestimento Criptas Microvilosidades (borda em escova da membrana luminal) Aumento 20x Membrana basolateral Endotélio capilar Espaço intercelular Tight-junctions apicais Dobras circulares (3 a 10mm) Aumento 3X Figura 2. A. Esquemas de cortes longitudinais do delgado que mostram as dobras de Kerckring, visíveis a olho nu. B. Vilosidades. C. Epitélio contínuo das vilosidades, seus ápices e as criptas. D. Enterócito com as microvilosidades da membrana luminal. 1, compartimento luminal; 2, compartimento intracelular ou intraepitelial; 3, compartimento intersti- cial; 4, compartimento vascular. (Fonte: Aires, 2018) 6FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL MAPA MENTAL: INTRODUÇÃO Degradação química dos alimentos até moléculas absorvíveis INTRODUÇÃO Digestão Absorção Enzimas digestivas Suco salivar Suco gástrico Suco pancreático Enzimas da borda em escova Membrana apical do epitélio intestinal Movimento do lúmen para o sangue Mucosa intestinal Vias Água Nutrientes Eletrólitos Vilosidades Dobras de Kerckring Microvilosidades Dobras longitudinais Potencializam a absorção Enterócitos Células caliciformes Paracelular Celular “Do lado” Junções ocludentes Sangue Sangue Membrana basolateral Cruzamento da membrana apical 7FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL 2. CARBOIDRATOS A quantidade de carboidratos da die- ta humana é extremamente variável, sendo função de fatores culturais, ge- ográficos e socioeconômicos das po- pulações. Seu consumo varia inver- samente com o poder aquisitivo das populações. A proporção relativa de carboidratos da dieta humana, recomendada pela Organização Mundial da Saúde e pelo Comitê Americano de Nutrição, é de 58%. Mas a proporção efetivamen- te utilizada na dieta das populações de países desenvolvidos é de 50%, o que varia de 300 a 500 g/dia. Como os carboidratos, quando totalmente degradados cada grama fornece 4 kcal de energia, uma ingestão diária de 300 a 500 g representa 1.200 a 2.000 kcal/dia. Digestão de Carboidratos Os carboidratos da dieta são com- postos por várias classes moleculares diferentes. O amido, o primeiro deles, é a mistura de polímeros de glicose, retos e ramificados. Os polímeros de cadeias retas são chamados amilo- se, e as moléculas de cadeia ramifi- cada são chamadas de amilopecti- na. O amido é fonte particularmente importante de calorias, em especial nos países em desenvolvimento, e é encontrado, predominantemente, em cereais. Os dissacarídeos são a segunda classe de carboidratos que inclui a sacarose ou sucrose (consis- tindo em glicose e frutose) e a lactose (consistindo em glicose e galactose), e que é importante fonte calórica para as crianças. Todavia é princípio-cha- ve que o intestino só podeabsorver monossacarídeos, ou seja, a glicose, galactose ou frutose. Além disso, mui- tos itens alimentares de origem vege- tal contêm fibras dietéticas, que con- sistem em polímeros de carboidratos que não podem ser digeridos pelas enzimas humanas. Esses polímeros são digeridos por bactérias presentes no lúmen colônico, permitindo, dessa forma, recuperar os valores calóricos. Quando o alimento é mastigado, ele se mistura com a saliva, contendo a enzima digestiva amilase salivar ou ptialina, secretada, em sua maior parte, pelas glândulas parótidas. Essa enzima hidrolisa o amido no dissaca- rídeo maltose em outros pequenos polímeros de glicose, contendo três a nove moléculas de glicose. O alimen- to, porém, permanece na boca ape- nas por curto período de tempo, de modo que não mais do que 5% dos amidos terão sido hidrolisados até a deglutição do alimento. Entretanto, a digestão do amido, continua no cor- po e no fundo do estômago por até 1 hora, antes de o alimento ser mistu- rado às secreções gástricas. Então, a atividade da amilase salivar é bloque- ada pelo ácido das secreções gástri- cas, já que a amilase é essencialmente 8FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL inativa como enzima, quando o pH do meio cai abaixo de 4,0. Contudo, em média, antes de o alimento e a saliva estarem completamente misturados com as secreções gástricas, até 30% a 40% dos amidos terão sido hidroli- sados para formar maltose. A secreção pancreática, como a saliva, contém grande quantidade de α-ami- lase, também conhecida como amila- se pancreática, que é quase idêntica em termos de função à α -amilase da saliva, mas muitas vezes mais poten- te. Portanto, 15 a 30 minutos depois do quimo ser transferido do estômago para o duodeno e misturar-se com o suco pancreático, praticamente todos os carboidratos terão sido digeridos. Em geral, após ação da amilase pan- creática os carboidratos são quase totalmente convertidos em oligô- meros curtos de glicose, incluindo dímeros (maltose) e trímeros (mal- totriose), bem como estruturas rami- ficadas mais simples que são chama- das dextrinas α-limitadas, antes de passar além do duodeno ou do jejuno superior. Figura 3. Estrutura da amilopectina e ação da amilase. (Fonte: Berne, 2009) Os enterócitos que revestem as vilo- sidades do intestino delgado contêm quatro enzimas (lactase, sacarose, maltase e α-dextrinase), que são ca- pazes de clivar os dissacarídeos lac- tose, sacarose e maltose, mais outros pequenos polímeros de glicose nos seus monossacarídeos constituintes. Essas enzimas ficam localizadas nos enterócitos que forram a borda em escova das microvilosidades intesti- nais, de maneira que os dissacarídeos 9FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL são digeridos quando entram em con- tato com esses enterócitos. A lactose se divide em molécula de galactose e em molécula de glicose. A sacarose se divide em molécula de frutose e molécula de glicose. A mal- tose e outros polímeros pequenos de glicose se dividem em múltiplas mo- léculas de glicose. Assim, os produ- tos finais da digestão dos carboidratos são todos monossacarídeos hidros- solúveis absorvidos imediatamente para o sangue porta. Na dieta comum, contendo muito mais amidos do que todos os outros carboidratos combinados, a glicose representa mais de 80% dos produ- tos finais da digestão de carboidratos, enquanto a fração de galactose ou frutose raramente ultrapassa 10%. FIGURA 4: DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS NO INTESTINO DELGADO Amido α-amilase Maltose Fonte: Costanzo, 2015 MaltotrioseDextrinas α-limitadas maltase Glicose α- dextrinase sacarase Lactose lactase GalactoseGlicose Sacarose sacarase FrutoseGlicose 10FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Absorção dos Carboidratos Os monossacarídeos solúveis em água têm, a seguir, que ser transpor- tados através das membranas hidro- fóbicas dos enterócitos. O transpor- tador 1 de sódio/glicose (SGLT1) é um simportador que leva a glicose e a galactose contra seu gradiente de concentração, pelo acoplamento de seu transporte ao do Na+, contra seu gradiente eletroquímico. A energia para essa etapa não vem, diretamen- te, do trifosfato de adenosina (ATP), mas de gradiente através da mem- brana; o gradiente de Na+, é claro, criado e mantido pela Na+-K+-ATPa- se, na membrana basolateral. Uma vez no citosol, a glicose e a ga- lactose podem ser retidas para as necessidades metabólicas do epité- lio, ou podem sair da célula através do polo basolateral via transportador conhecido como GLUT2. A frutose, em contrapartida, é levada através da membrana apical pelo GLUT5. Entre- tanto, devido ao transporte de fruto- se não ser acoplado ao do Na+, sua entrada é relativamente ineficiente e pode, com facilidade, ser interrompida se forem ingeridas grandes quantida- des de alimento contendo esse açú- car. Os sintomas que ocorrem devido a essa má absorção são similares aos experimentados por pacientes intole- rantes à lactose e que a consomem. SAIBA MAIS! A intolerância a lactose é uma doença que pode ser congênita, acometendo recém-nasci- dos, ou ser programada geneticamente, induzindo diminuição ou desaparecimento total da lactase da borda em escova após o desmame. Predomina em negros e asiáticos, ocorrendo, em menor proporção, em populações brancas. Sua frequência é alta na população brasileira, provavelmente devido à miscigenação. Como a lactase não é digerida, ela permanece no lúmen intestinal, podendo causar um es- pectro de sintomas gastrintestinais, como: diarreia osmótica, distensão abdominal, cólicas e flatulência, ou apresentar sintomas pouco definidos. Diferentes fatores determinam as variações individuais dos sintomas na intolerância à lacto- se: variações da velocidade de esvaziamento gástrico, tempo de trânsito intestinal e, princi- palmente, a capacidade das bactérias do cólon de metabolizar a lactose (originando ácidos graxos voláteis ou de cadeias curtas, CO2 e H2). O tratamento de indivíduos com intolerância à lactose é feito por redução ou eliminação da ingestão de leite e seus derivados, mas leite comercialmente tratado com lactase pode ser utilizado. 11FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Figura 5. Absorção de glicose, frutose e galactose no intestino delgado. (Fonte: Berne, 2009) SAIBA MAIS! A Síndrome de má absorção de glicose e galactose é uma doença de origem genética, bas- tante rara, devido a múltiplas mutações que resultam em substituições de um único aminoá- cido do cotransportador 2Na+-glicose ou galactose (SGLT1). Cada uma destas substituições induz alterações que previnem o transporte de glicose e/ou galactose nos indivíduos afetados. Os pacientes apresentam diarreia osmótica, consequente à má absorção das hexoses e de Na+. Neste caso, a dieta não deve conter amido, glicose ou lactose. A frutose é bem tolerada. As outras dissacaridases da borda em escova são normais. Os pacientes não apresentam glicosúria, uma vez que o túbulo proximal do néfron tem as isoformas SGLT1 e SGLT2, ocor- rendo, assim, reabsorção tubular normal de glicose, no rim. 12FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL MAPA MENTAL: CARBOIDRATOS Monossacarídeos CARBOIDRATOSInabsorvíveis Absorção Absorvíveis Digestão Glicose Galactose Frutos Dissacarídeos Polissacarídeos Sacarose Lactose Maltose Amidos Amidos Sacarose Lactose Dextrinas α-limitadas Maltose Maltotriose Glicose + galactoseGlicose + frutose Glicose Glicose e galactose Frutose Transportador GLUT5 na membrana apical Transportador GLUT 2 na membrana basolateral Transporte por difusão Transportador GLUT 2 na membrana basolateral Transportador SGLT1 na membrana apical Simporte com Na+ contra gradiente 13FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL 3. PROTEÍNAS A quantidade de proteína na dieta, necessária para manter o balanço ni- trogenado, varia extremamente com as condições socioeconômicas da população. Nos países desenvolvi- dos, são ingeridos entre 70 e 100 g de proteínas por dia;isso é conside- rado excessivo, em relação às neces- sidades do organismo (representa 10 a 15% da ingestão calórica – e 1 g de proteína fornece aproximadamente 4 kcal). Nas populações pobres, por exemplo, nas africanas, a ingestão proteica é em média de 50 g diários. Nestas, como as crianças (cujo requi- sito proteico é maior que o dos adul- tos) ingerem frequentemente cerca de 4 g/dia de proteína, são os indiví- duos mais afetados. As proteínas são polímeros solúveis em água, que precisam ser digeridas em constituintes menores, antes que seja possível sua absorção. Sua absorção é mais complicada do que a dos carboidratos, porque contêm 20 aminoácidos diferentes e pequenos oligômeros desses aminoácidos (di- peptídeos, tripeptídeos e, provavel- mente, até tetrapeptídeos), que tam- bém podem ser transportados pelos enterócitos. O corpo, em particular o fígado, tem capacidade substancial de interconverter vários aminoácidos, sujeitos às suas necessidades. Entre- tanto, alguns aminoácidos, denomi- nados aminoácidos essenciais, não podem ser sintetizados pelo corpo nem a partir de outro aminoácido e, então, têm que ser obtidos da dieta. Figura 6. Aminoácidos essenciais que não são sintetizados pelo ser humano e que devem ser obtidos pela dieta. (Fonte: Berne, 2009) 14FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Digestão de proteínas Os processos de digestão proteica lu- minal podem ser divididos nas fases gástrica e intestinal (ou pancreáti- ca), segundo os locais de origem das enzimas proteolíticas. Na fase gástrica, a hidrólise proteica ocorre pelas pepsinas e pela presen- ça do HCl, o qual confere um pH ade- quado para a ativação do pepsinogê- nio à pepsina. A pepsina consiste em uma endo- peptidase que hidrolisa proteínas nas ligações peptídicas formadas por ami- nogrupos de ácidos aromáticos, como a fenilalanina, a tirosina e o triptofano, originando oligopeptídeos e não ami- noácidos livres. Ela tem capacidade para digerir o colágeno, que é pouco hidrolisado por outras enzimas prote- olíticas. A digestão do colágeno pela pepsina facilita a penetração de outras enzimas proteolíticas nos tecidos a se- rem digeridos. Cerca de 10 a 15% das proteínas da ingesta são hidrolisadas pela pepsina, resultando oligopeptíde- os. A ação proteolítica da pepsina não é, porém, essencial; a sua importân- cia reside na ação dos oligopeptídeos hidrolisados, que estimulam tanto a secreção de gastrina pelo estômago como a de colecistocinina (CCK) por células endócrinas do duodeno, esti- mulando as células acinares do pân- creas a secretarem enzimas. A fase intestinal da digestão proteica é efetuada pelas enzimas proteolíticas lançadas no duodeno pela secreção pancreática. A chegada do quimo proveniente do estômago estimula as células endócrinas do delgado, mais concentradas no duodeno, a secreta- rem tanto secretina (células S) como CCK (células I). Estes dois hormônios gastrintestinais estimulam, respecti- vamente, as células dos ductos pan- creáticos a secretarem bicarbonato de sódio, e as acinares pancreáticas a secretarem enzimas. O bicarbona- to não só tampona o HCl, como gera o ambiente alcalino propício à ação das enzimas pancreáticas, cujas ati- vidades são máximas a valores de pH próximos à neutralidade. Existem 5 principais enzimas pro- teolíticas pancreáticas: tripsina, qui- motripsina, carboxipolipeptidase A e B e elastase. Tanto a tripsina como a quimotripsina clivam as moléculas de proteína em pequenos polipeptí- deos; as carboxipolipeptidases en- tão liberam aminoácidos individuais dos terminais carboxila dos polipep- tídeos. A proelastase, por sua vez, é convertida em elastase que, então, digere as fibras de elastina, abun- dantes em carnes. Apenas pequena porcentagem das proteínas é dige- rida completamente até seus ami- noácidos constituintes, pelos sucos pancreáticos. A maioria é digerida até dipeptídeos e tripeptídeos. O último estágio na digestão das proteínas no lúmen intestinal é feito pelos enterócitos que revestem as 15FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL vilosidades do intestino delgado, es- pecialmente no duodeno e no jejuno. Essas células apresentam borda em escova, que consiste em centenas de microvilosidades que se projetam da superfície de cada célula. Nas mem- branas de cada uma dessas micro- vilosidades, encontram-se múltiplas peptidases que se projetam através das membranas para o exterior, onde entram em contato com os líquidos intestinais. Dois tipos de peptidases são espe- cialmente importantes, aminopoli- peptidase e diversas dipeptidases. Elas continuam a hidrólise dos maio- res polipeptídeos remanescentes em tripeptídeos e dipeptídeos e de uns poucos aminoácidos. Aminoácidos, dipeptídeos e tripeptídeos são fa- cilmente transportados através da membrana microvilar para o interior do enterócito. Figura 7. Hierarquia das proteases e peptidases que funcionam no estômago e no intestino delgado para digerir as proteínas da dieta. (Fonte: Berne, 2009) 16FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Absorção de proteínas O corpo também é dotado de uma sé- rie de transportadores de membrana, capazes de promover a captação de produtos da digestão proteica que são solúveis em água. Devido ao grande número de aminoácidos, existe um nú- mero relativamente grande de trans- portadores específicos. Em geral, os transportadores de aminoácidos têm especificidade razoavelmente ampla e, em geral, transportam um subgrupo de aminoácidos (p. ex., neutros, ani- ônico ou catiônico), mas com alguma sobreposição de sua afinidade para aminoácidos particulares. Além disso, alguns transportadores de aminoáci- dos são simporte de seus substratos aminoácidos, em conjunto com absor- ção obrigatória de Na+. O intestino delgado também é notá- vel por sua capacidade de absorver pequenos peptídeos. O transporta- dor primário e responsável por essa absorção é chamado PepT1 (ou peptídeo transportador 1) e é um simporte que carrega peptídeos em conjunto com prótons. Os peptíde- os absorvidos pelos enterócitos são imediatamente hidrolisados por uma série de peptidases citosólicas em seus aminoácidos constituintes. Os aminoácidos não necessários pelos enterócitos são exportados através da membra- na basolateral e entram nos capilares sanguíneos para serem transporta- dos para o fígado através da veia por- ta. O PepT1 é, também, de interesse clínico porque pode mediar a absor- ção dos chamados fármacos pep- tidomiméticos, que incluem diver- sos antibióticos, bem como agentes quimioterápicos. Figura 8. Absorção de aminoácidos no intestino delgado. (Fonte: Berne, 2009) 17FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL MAPA MENTAL: PROTEÍNAS PROTEÍNASInabsorvíveis Absorção Absorvíveis Digestão Estômago Intestino delgado Transportador primário de peptídeos (PepT1) na membrana apical Transporte por difusão na membrana basolateral Simporte com H+ Cada aminoácido tem seu transportador específico Aminoácidos Dipeptídeos Tripeptídeos Proteínas Oligopeptídeos Pepsina Oligopeptídeos Enzimas da borda em escova Secreção pancreática Oligopeptídeos Aminoácidos Dipeptídeos Tripeptídeos Aminoácidos Dipeptídeos Tripeptídeos Gradiente criado pela ação de trocadores de sódio/hidrogênio na membrana apical. 18FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL 4. LIPÍDEOS Definidos como substâncias que são mais solúveis em solventes orgâni- cos do que em água, os lipídeos são a terceira classe principal de macro- nutrientes da dieta humana. Os lipí- deos fornecem, significativamente, mais calorias por grama do que as proteínas ou os carboidratos, por isso têm maior importância nutricional, assim como são propensos a contri- buir para a obesidade, se consumidos em quantidades excessivas. Os lipí- deos também dissolvem compostos voláteis e contribuem para o sabor e o aroma dos alimentos. A forma predominante dos lipídeos na dieta humana é o triglicerídeo, encontrado em óleos e outras gor- duras. A maioriadesses triglicerídeos tem cadeia longa de ácidos graxos esterificados no arcabouço glicerol. Lipídeos adicionais são fornecidos na forma de fosfolipídeos e coles- terol, originados, principalmente, das membranas celulares. Também é im- portante considerar que chegam ao intestino, diariamente, não apenas li- pídeos da dieta, mas também lipídeos originados no fígado, nas secreções biliares. Quando a refeição gordurosa é in- gerida, os lipídeos se liquefazem na temperatura corporal e flutuam na superfície do conteúdo gástrico. Isso poderia limitar a área de superfície entre as fases aquosa e lipídica do conteúdo gástrico e restringir o aces- so de enzimas capazes de quebrar os lipídeos para formar os que poderiam ser absorvidos, pois as enzimas lipo- líticas, como as proteínas, ficam na fase aquosa. Por esse motivo, o está- gio inicial na absorção dos lipídeos é sua emulsificação. A mistura ocorrida no estômago faz com que os lipídeos da dieta fiquem na forma de peque- nas esferas em suspensão, que au- menta em muito a área da superfície da fase lipídica. A absorção dos lipídeos também é fa- cilitada pela formação de solução de micelas, com ajuda dos ácidos bilia- res, existentes nas secreções biliares. 19FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Digestão dos lipídeos A digestão dos lipídeos começa no estômago. A lipase gástrica é libe- rada, em grandes quantidades, pelas células principais gástricas; ela se ad- sorve à superfície das micelas de gor- dura, dispersas no conteúdo gástrico, e hidrolisa os componentes triglice- rídeos em diglicerídeos e ácidos gra- xos livres. Entretanto, pouca absorção de gordura ocorre no estômago, por causa do pH ácido do lúmen, que re- sulta em protonação dos ácidos gra- xos livres, liberados pela lipase gás- trica. A lipólise também é incompleta no estômago, porque a lipase gástri- ca, a despeito de sua ótima ativida- de catalítica em pH ácido, não é ca- paz de hidrolisar a segunda posição do éster triglicerídico, o que significa que a molécula não pode ser comple- tamente quebrada em componentes que podem ser absorvidos pelo cor- po. Também existe pouca ou nenhu- ma quebra dos ésteres de colesterol ou dos ésteres das vitaminas liposso- lúveis. Na verdade, a lipólise gástrica é dispensável em indivíduos saudá- veis por causa do excesso acentuado de enzimas pancreáticas. A maior parte da lipólise ocorre no in- testino delgado dos indivíduos sau- dáveis. O suco pancreático contém três importantes enzimas lipolíticas, que têm suas atividades otimizadas em pH neutro. A primeira delas é a lipase pancreática. Essa enzima di- fere da enzima gástrica por ser capaz Figura 9. Representação esquemática das micelas mistas, conjuntos cilíndricos de ácidos biliares e outros lipídios da dieta. (Fonte: Berne, 2009) 20FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL de hidrolisar as posições 1 e 2 do tri- glicerídeo, produzindo grande quanti- dade de ácidos graxos livres e mono- glicerídeos. Em pH neutro, as cabeças dos ácidos graxos livres têm carga, assim, essas moléculas migram para a superfície das gotículas de óleo. A lipase também apresenta paradoxo aparente, onde é inibida pelos ácidos biliares, que também fazem parte do conteúdo do intestino delgado. Os ácidos biliares se adsorvem à super- fície das micelas de óleo, por isso po- deriam causar a dissociação da lipa- se. Entretanto, a atividade da lipase é mantida por um cofator importante, a colipase, que também faz parte do suco pancreático. A colipase é uma molécula ponte que se liga aos ácidos biliares e à lipase; ela ancora a lipase às gotículas de óleo, mesmo em pre- sença dos ácidos biliares. O suco pancreático também contém duas enzimas adicionais, importan- tes para a digestão da gordura. A pri- meira delas é a fosfolipase A2, que hidrolisa os fosfolipídeos, como os presentes nas membranas celulares, resultando na formação de lisoleciti- na e ácidos graxos. Previsivelmente, essa enzima pode ser bastante tóxica na ausência de substratos da dieta, por isso é secretada como pró-forma inativa que só é ativada quando atin- ge o intestino delgado. Além disso, o suco pancreático contém a chamada colesterol esterase relativamente inespecífica, que pode quebrar não só os ésteres de colesterol, como seu nome implica, mas também os éste- res de vitaminas lipossolúveis, e até mesmo triglicerídeos. É interessante que essa enzima requer ácidos bilia- res para sua atividade (diferentemen- te da lipase) e é relacionada à enzima produzida no leite materno, com par- ticipação importante na lipólise em recém-nascidos. À medida que ocorre a lipólise, seus produtos são movidos das micelas lipídicas, primeiro, para fase lamelar, ou membranosa, subsequentemen- te, para micelas mistas, compostas por produtos lipolíticos e ácidos bi- liares. Os ácidos biliares anfipáticos (têm as faces hidrofóbica e hidrofílica) servem para proteger as regiões hi- drofóbicas dos produtos lipolíticos da água, enquanto apresentam próprias faces hidrofílicas em ambiente aquo- so. As micelas ficam, na verdade, em solução, por isso aumentam a solubili- dade do lipídio no conteúdo intestinal. Isso aumenta a intensidade ou velo- cidade com que as moléculas, como os ácidos graxos, podem se difundir para a superfície intestinal absortiva. Dada a grande área de superfície do intestino delgado e a considerável so- lubilidade dos produtos da hidrólise dos triglicerídeos, as micelas não são essenciais para a absorção dos tri- glicerídeos. Por esse motivo, os pa- cientes com produção insuficiente de ácidos biliares (causada, por exemplo, por cálculo biliar que obstrui a saída 21FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL da bile) normalmente não apresen- tam má absorção de gordura. Por sua vez, o colesterol e as vitaminas lipos- solúveis são quase totalmente inso- lúveis em água, portanto, necessitam de micelas para serem absorvidos mesmo após terem sido ingeridos. Assim, se a concentração luminal de ácidos biliares cair abaixo da concen- tração crítica de micelas, o paciente ficará deficiente de vitaminas liposso- lúveis (vitaminas A, D, E e K). SAIBA MAIS! Alterações da digestão lipídica podem ocorrer por insuficiência pancreática, com diminuição ou ausência da secreção de lipase pancreática. Neste último caso, cerca de 2/3 da gordura da ingesta aparecem nas fezes (na forma de triglicerídeo). A diminuição da atividade das en- zimas pancreáticas pode acontecer em várias condições, como pancreatite, fibrose cística ou outras afecções pancreáticas. Alterações do pH luminal no delgado também podem inativar a lipase pancreática ou mesmo desnaturá-la. Isso pode ocorrer em consequência de uma hi- persecreção gástrica, como, por exemplo, no gastrinoma ou na síndrome de Zollinger-Ellison, em que a gastrina plasmática está sempre elevada devido a um tumor pancreático secretor de gastrina. Secreção insuficiente de bicarbonato pancreático, em caso de pancreatite, pode também inativar a lipase pancreática. Absorção dos Lipídeos Acredita-se que os produtos da di- gestão da gordura sejam capazes de atravessar facilmente as membra- nas celulares devido à sua lipofilici- dade. Entretanto, evidências recentes sugerem que sua absorção pode ser, alternativa ou adicionalmente, regu- lada pela atividade de transportado- res de membrana específicos. Uma proteína ligante de ácidos graxos na membrana das microvilosidades pa- rece ser responsável pela absorção de ácidos graxos de cadeia longa através da borda em escova. Os lipídeos se diferem dos carboi- dratos e das proteínas, em termos de seu destino, após a absorção pelos enterócitos. Ao contrário dos monos- sacarídeos e aminoácidos, que deixam os enterócitos na forma molecular e entram na circulação porta, os produ- tos da lipólise são reesterificados, nos enterócitos, para formar triglicerídeos, fosfolipídeos e ésteres de colesterol. Esses eventos metabólicos ocorrem no retículo endoplasmático liso. Ao mesmo tempo,os enterócitos sinte- tizam série de proteínas, conhecidas como apolipoproteínas, no retículo endoplasmático rugoso. Essas prote- ínas são combinadas com os lipídeos ressintetizados, para formar estru- tura conhecida como quilomícron, que consiste em núcleo lipídico (pre- dominantemente triglicerídeo, com muito menos colesterol, fosfolipídio 22FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL e ésteres de vitaminas lipossolúveis) recoberto por apolipoproteínas. Os quilomícrons são exportados dos enterócitos por processo de exocito- se. Entretanto, ao chegar na lâmina própria, eles são muito grandes para permear pelos espaços intercelulares dos capilares da mucosa. Em vez dis- so, eles são absorvidos por linfáticos da lâmina própria e passam ao longo da circulação porta e do fígado. Por fim, os quilomícrons na linfa en- tram na corrente sanguínea pelo ducto torácico e servem como veículo para transportar lipídeos pelo corpo, para uso pelas células em outros órgãos. A única exceção para esse transporte, mediado pelos quilomícrons, são os ácidos graxos de cadeia média. Esses ácidos são relativamente solúveis em água e podem permear as junções fe- chadas dos enterócitos, o que signifi- ca que se desviam dos eventos de processamento intrace- lular descritos acima e não são in- cluídos nos quilomícrons. Por esse motivo, entram na circulação porta e ficam mais facilmente disponíveis para outros tecidos. Dieta rica em tri- glicerídeos de cadeia média pode ser de particular benefício em pacientes com reservatório inadequado de áci- dos biliares. Célula epitelial do intestinoLúmen intestinal Sangue Linfa (ducto torácico) Sais biliares Sais biliares Sais biliares Sais biliares Col MG LisoPL AGL AGL AGL AGL AGL Col E MG LisoPL TG FL Quilomícron Col Figura 10. Mecanismo de absorção de lipídios no intestino delgado. Legenda: Apo B, apoliproteína B; Col, colesterol; Col E, éster de colesterol; AGL, ácido graxo livre; LisoPL, lisolecitina; MG; monoglicerídeos; FL, fosfolipídios; TG, triglice- rídeos. (Fonte: Costanzo, 2015) 23FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL MAPA MENTAL: LIPÍDEOS LIPÍDEOS Insolúveis em água Digestão Absorvíveis Inabsorvíveis Solúveis na forma de micelas Absorção Colesterol Monoglicerídeos Ácidos graxos livres Lisolecitina Triglicerídeos Éster de colesterol Fosfolipídeos Triglicerídeos Éster de colesterol Fosfolipídeos Lipase lingual, gástrica e pancreática Colesterol esterase Fosfolipase A2 Monoglicerídeo e ácidos graxos Colesterol Lisolecitina e Ácido graxo Entrada pela membrana apical Reesterificação no retículo endoplasmático liso (lipídios originais) Empacotamento em quilomícrons Exocitose das vesículas Produtos solubilizados em micelas 24FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL 5. ÁGUA E ELETRÓLITOS A fluidez do conteúdo intestinal, especialmente no intestino del- gado, é importante para permitir que a refeição seja propelida ao longo da extensão do intestino e para permitir que os nutrientes digeridos se difundam para seus sítios de absorção. Parte desse fluido é derivado da ingestão oral, mas, na maioria dos adul- tos, isto consiste em apenas 1 ou 2L/dia derivados do alimen- to e da bebida. Fluido adicional é suprido pelo estômago e pelo próprio intestino delgado, bem como pelos órgãos que drenam para o trato gastrointestinal. No total, essas secreções adicio- nam outros 8L, o que significa que o intestino recebe quase 9L de fluido por dia. Entretanto, em indivíduos saudáveis, somente em torno de 2L desse total pas- sa para o cólon para reabsorção e, eventualmente, apenas 100 a 200mL saem na evacuação. Assim, o trans- porte de fluido pelo intestino enfatiza a absorção. Durante o período pós-prandial essa absorção é promovida, predominan- temente, no intestino delgado via efeitos osmóticos da absorção dos nutrientes. Esse gradiente osmótico é estabelecido através do epitélio intes- tinal, que, simultaneamente, impede o movimento da água pelas junções fechadas. O sódio consiste no principal eletró- lito do líquido extracelular; é absorvi- do em todo o trajeto intestinal, embo- ra sua absorção diminua no sentido cefalocaudal, por redução da área ab- sortiva. É altamente responsável pela manutenção da volemia, estando en- volvido com os processos absortivos Figura 11. Balanço global do fluido no trato gastroin- testinal humano. (Fonte: Berne, 2009) 25FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL intestinais de vários substratos orgâ- nicos, como glicose, galactose, ami- noácidos, várias vitaminas hidrosso- lúveis, sais biliares etc. O conteúdo do intesti- no delgado é isotônico e tem aproximadamente a mesma concentração de Na+ que a do plasma, ou seja, cerca de 140mE- q/ℓ. Sendo assim, no delgado, a absorção de Na+ normalmente acon- tece na ausência de um gradiente de potencial eletroquímico significan- te, entre o lúmen intes- tinal e o compartimen- to intersticial vascular. Como pouco Na+ é eli- minado por via intesti- nal (cerca de 40mEq/ℓ), este íon é extensiva- mente reciclado. A taxa de absorção resultante do Na+ é mais alta no jejuno, em acoplamento com solutos orgânicos (por cotrans- porte). O Na+ move-se do lúmen in- testinal para o interior das células do delgado, através da membrana api- cal, a favor do seu gradiente de po- tencial eletroquímico; com isso, provê a energia para o transporte dos so- lutos orgânicos, por mecanismo de transporte ativo secundário. Subse- quentemente, o Na+ é transportado de modo ativo para fora das células epiteliais pela Na+/ K+-ATPase da membrana basolateral. Figura 12. Mecanismo de absorção e NaCL no intesti- no delgado. (Fonte: Berne, 2009) Mesmo que o transporte efetivo de água e de eletrólitos no intestino del- gado, ocorra, predominantemente, segundo o vetor absortivo, isso não implica que o tecido não participe da secreção de eletrólitos. Essa se- creção é regulada em resposta a si- nais originados no conteúdo luminal 26FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL e na deformação da mucosa ou da distensão abdominal, ou de ambos. Secretagogos críticos incluem a ace- tilcolina, o VIP, as prostaglandinas e a serotonina. A secreção garante que o conteúdo intestinal fique apropria- damente fluido enquanto a digestão e a absorção estão ocorrendo, e pode ser importante para lubrificar a pas- sagem das partículas de alimento ao longo do intestino. Por exemplo, al- gumas evidências clínicas sugerem que a constipação e a obstrução in- testinal, a última sendo observada na fibrose cística, podem ocorrer quando a secreção é anormalmente baixa. A maioria do fluxo secretório de flui- do para o lúmen é impulsionada pela secreção ativa de íons cloreto. Alguns segmentos do intestino podem par- ticipar de mecanismos secretórios adicionais, como a secreção de íons bicarbonato. Presumivelmente, esse bicarbonato protege o epitélio, par- ticularmente nas porções mais pro- ximais do duodeno, imediatamente abaixo do piloro, da lesão causada pelo ácido e pela pepsina. MAPA MENTAL: ÁGUA E ELETRÓLITOS Acontece na ausência de um gradiente de potencial eletroquímico significante ÁGUA E ELETRÓLITOS Absorvido com outras substâncias como glicose, galactose, aminoácidos Responsável pela manutenção da volemia Sódio ÁGUA Absorvido em todo trajeto intestinal Principal íon do extracelular Secreção AbsorçãoImprescindível para manter a fluidez do conteúdo intestinal Secreções gástricas Bile Suco pancreático Secreções intestinais Fezes O transporte de fluido pelo intestino enfatiza a absorção Ingesta por via oral 27FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL MAPA MENTAL: GERAL Digestão e absorção de água e nutrientes Proteínas Absorção Digestão Degradação química dos alimentos até moléculas absorvíveis Enzimas digestivas Suco salivar Suco gástrico Suco pancreático Enzimas da borda em escova Membrana apical do epitélio intestinal Vilosidades Dobras de Kerckring MicrovilosidadesAbsorção Frutose Transportador GLUT5 na membrana apical Transporte por difusão Transportador GLUT 2 na membrana basolateral Glicose e galactose Transportador SGLT1 na membrana apical Simporte com Na+ contra gradiente Vias Paracelular Celular Mucosa intestinal Movimento do lúmen para o sangue Através das junções ocludentes Cruzamento da membrana apical Carboidratos Glicose Digestão Lactose Glicose + galactose Amidos Dextrinas α-limitadas Maltose Maltotriose Sacarose Glicose + frutose Enzimas da borda em escova Secreção pancreática Aminoácidos, Dipep- tídeos, Tripeptídeos Aminoácidos, Dipep- tídeos, Tripeptídeos Digestão Estômago Pepsina Oligopeptídeos Intestino delgado Oligopeptídeos Transportador primário de peptídeos (PepT1) na membrana apical Simporte com H+ Transporte por difusão na membrana basolateral Gradiente criado pela ação de trocadores de sódio/hidrogênio na membrana apical. Cada aminoácido tem seu transportador específico ÁGUA LIPÍDEOS Absorção Digestão Absorção Triglicerídeos Éster de colesterolFosfolipídeos Lipase lingual, gástrica e pancreática Colesterol esteraseFosfolipase A2 Lisolecitina e Ácido graxo ColesterolMonoglicerídeo e ácidos graxos Produtos solubilizados em micelas Reesterificação no retículo endoplasmático liso (lipídios originais) Entrada pela membrana apical Empacotamento em quilomícrons Absorção Secreção O transporte de fluido pelo intestino enfatiza a absorçãoIngesta por via oral Fezes Secreções intestinais Secreções gástricas Suco pancreático Bile 28FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL 6. FUNÇÕES METABÓLICAS DO FÍGADO O fígado é órgão grande, multilo- bado, localizado na cavidade ab- dominal, cujo funcionamento está estreitamente relacionado ao fun- cionamento do sistema gastroin- testinal. O fígado é o primeiro local de processamento da maior parte dos nutrientes absorvidos, também secreta ácidos biliares que desempe- nham papel decisivo na absorção dos lipídeos da ingestão alimentar. Além disso, o fígado é uma usina de ener- gia metabólica, fundamental para a retirada de vários produtos metabó- licos residuais e compostos químicos estranhos ao nosso organismo, por meio da conversão dessas substân- cias em formas que podem ser excre- tadas. O fígado armazena e produz inúmeras substâncias necessárias ao corpo, como glicose, aminoácidos e proteínas do plasma. De modo ge- ral, as funções-chave do fígado po- dem ser divididas por três áreas: (1) as contribuições para o metabolismo de todo corpo, (2) a destoxificação e (3) a excreção de produtos residuais ligados às proteínas e de produtos re- siduais lipossolúveis Funções no metabolismo dos carboidratos O fígado desempenha papel impor- tante no metabolismo da glicose ao se encarregar da gliconeogênese, que é a conversão de outros açúcares em glicose. O fígado também arma- zena glicose na forma de glicogênio, nos momentos em que ela está em excesso (como no período pós-pran- dial), e libera a glicose armazenada para a corrente sanguínea, quando ela é necessária. Esse processo hepático é conhecido como “função tampão da glicose”. Quando o funcionamento do fígado está comprometido, as concentra- ções de glicose no sangue podem su- bir excessivamente após a ingestão de carboidratos. De modo inverso, entre as refeições, pode ocorrer hipoglicemia, em razão da incapacidade do fígado de partici- par do metabolismo dos carboidratos e da interconversão de um açúcar em outro. Função no metabolismo dos lipídeos Os hepatócitos também participam do metabolismo dos lipídeos. Essas células são fonte, particularmente, rica em enzimas metabólicas enga- jadas no processo de oxidação dos ácidos graxos, que fornece energia para outras funções do corpo. Os he- patócitos também convertem produ- tos do metabolismo dos carboidratos em lipídeos, que podem ser armaze- nados no tecido adiposo e sintetizam grandes quantidades de lipoproteí- nas, colesterol e fosfolipídeos. Esses 29FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL dois últimos são importantes para a biogênese das membranas celulares. Além disso, os hepatócitos conver- tem parte considerável do colesterol sintetizado em ácidos biliares. Função no metabolismo das proteínas O fígado também desempenha pa- pel vital no metabolismo das prote- ínas. Ele sintetiza todos os chama- dos aminoácidos não essenciais, cuja presença não é necessária nos alimentos consumidos, além de par- ticipar da interconversão e da desa- minação dos aminoácidos, processos cujos produtos podem entrar nas vias biossintéticas, relacionadas à síntese de carboidratos. Com exceção das imunoglobulinas, o fígado sintetiza quase todas as prote- ínas presentes no plasma, sobretudo a albumina, que determina a pres- são oncótica do plasma, bem como a maioria dos fatores de coagulação. Os pacientes com doenças hepáticas podem manifestar edema periférico, secundário à hipoalbuminemia e tam- bém são suscetíveis a sangramentos. Por fim, o fígado é o local crucial para a remoção do organismo da amônia, formada no catabolismo proteico. Para ser eliminada, a amônia precisa ser convertida em ureia, que pode, então, ser excretada pelos rins. MAPA MENTAL: FUNÇÕES METABÓLICOS DO FÍGADO Funções metabólicas do Fígado Metabolismo dos carboidratos Metabolismo dos lipídeos Metabolismo das proteínas Atua na gliconeogênese Armazena a glicose na forma de glicogênio Liberação da glicose na corrente sanguínea quando necessário Produz enzimas que atuam na oxidação dos ácidos graxos Converte produtos do metabolismo dos carboidratos em lipídeos Converte o colesterol em ácidos biliares Atua na síntese dos fatores da coagulação Única órgão que sintetiza albumina Atua na síntese de aminoácidos não essenciais Atua na interconversão e deaminação nas vias de síntese de carboidratos 30FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL 7. METABOLISMO DA BILIRRUBINA Formação e secreção da bile A bile é um líquido excretor que de- sempenha papel importante na di- gestão dos lipídeos. A formação da bile começa nos hepatócitos, que transportam ativamente solutos para os canalículos biliares, através da membrana apical. A bile é solução micelar cujos principais solutos são os ácidos biliares, a fosfatidilcolina e o colesterol, na proporção aproximada 10:3:1, respectivamente. A secreção desses solutos desen- cadeia movimento concomitante de água e de eletrólitos, através das jun- ções fechadas (tight junctions) que unem os hepatócitos adjacentes e, desse modo, a bile canalicular é for- mada. A maior parte do fluxo biliar é composta por ácidos biliares, secreta- dos através da membrana apical dos hepatócitos, pela ação ATPase trans- portadora, conhecida como bomba de exportação de sais biliares. A com- posição do líquido resultante pode ser modificada mais adiante, à medida que flui pelos dúctulos biliares (resul- tando na bile hepática) e, ainda mais adiante, quando a bile é armazenada na vesícula biliar (bile vesicular). Por fim, a bile é transformada em solução concentrada de detergentes biológi- cos que auxilia na solubilização dos produtos da digestão dos lipídeos, no meio aquoso do lúmen intestinal, au- mentando, assim, a velocidade com a qual os lipídeos são transferidos para a superfície epitelial absortiva. A bile também atua como meio em que os produtos residuais do metabolismo são eliminados do corpo. 31FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Formação e Excreção da Bilirrubina pelo Fígado A importância do fígado também resi- de na sua capacidade de excretar bi- lirrubina, um metabólito do heme que é potencialmente tóxico para o orga- nismo. Recentemente, foi demonstra- do que a bilirrubina age como antioxi- dante, mas ela também possibilita a eliminação do excesso de heme, que é liberado da hemoglobina dos glóbulos vermelhos senescentes. De fato, os glóbulos vermelhos são responsáveis por 80% da produçãode bilirrubina. O restante provém de outras proteínas que contêm heme, encontradas em outros tecidos, como o músculo es- quelético, e no próprio fígado. A bilirru- bina é capaz de atravessar a barreira hematoencefálica e, quando em quan- tidades excessivas, provoca disfunção cerebral, por razões que ainda não são bem-compreendidas. Se não for trata- da, essa condição poderá ser fatal. A bilirrubina e seus metabólitos tam- bém se destacam pelo fato de dar cor à bile, às fezes e, em menor grau, à uri- na. Além disso, quando se acumula na circulação, como resultado de doença hepática, a bilirrubina causa o sintoma comum, a icterícia, ou seja, o amarela- mento da pele e das mucosas. MAPA MENTAL: FORMAÇÃO E SECREÇÃO DA BILE Formação e secreção da bile Bile Início Durante Final Líquido excretor Desempenha papel importante de digestão de lipídeos Composta por ácidos biliares, pigmentos biliares e colesterol Bile canalicular Hepatócitos → canalículos hepáticos Bile hepática Bile vesicular Armazenada na vesícula biliar 32FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL A bilirrubina é sintetizada do heme por meio de reação que ocorre, em duas etapas, no interior das células fagocíticas do sistema reticuloendo- telial, entre elas as células de Kupffer e as células do baço. A enzima heme oxigenase, presente nessas células, libera o ferro da molécula do heme e produz o pigmento verde – biliverdi- na. Esse pigmento, por sua vez, pode passar por redução e originar a bilirru- bina amarela. Como essa molécula é, praticamente, insolúvel nas soluções aquosas com pH neutro, ela é trans- portada pelo sangue ligada à albumi- na. Quando esse complexo chega ao fígado, penetra no espaço de Disse, onde a bilirrubina é captada de for- ma seletiva pelo transportador OATP localizado na membrana basolateral dos hepatócitos. No compartimento microssômico dessas células, a bilirrubina é con- jugada com uma ou duas moléculas de ácido glicurônico, o que aumenta sua solubilidade em meio aquoso. A reação é catalisada pela UDP glicu- ronil transferase (UGT). Essa enzima é sintetizada, de modo lento, após o nascimento, fato que explica por que a icterícia leve é relativamente co- mum em recém-nascidos. A bilirrubi- na conjugada é, então, secretada na bile pela ação da proteína relaciona- da com múltiplos fármacos (MRP2), localizada na membrana canalicular do hepatócito. Vale destacar que as formas conjugadas da bilirrubina não podem ser reabsorvidas do lú- men do intestino e isso garante que elas sejam excretadas. Entretanto, o transporte da bilirrubina através do hepatócito, mais especificamente, sua retirada da corrente sanguínea, é um processo relativamente ineficien- te, por isso existe certa quantidade de bilirrubina conjugada e não conjuga- da no plasma, mesmo sob condições normais. Ambas circulam ligadas à al- bumina, mas a forma conjugada está ligada mais fracamente e, por essa razão, pode ser encontrada na urina. Figura 13. Conversão do heme em bilirrubina. As reações, dentro da área delimitada pela linha tracejada ocorrem nas células do sistema reticuloendotelial. (Fon- te: Berne, 2009) 33FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Fase Colônica da Bilirrubina No cólon, a bilirrubina conjugada é desconjugada pela ação de enzimas bacterianas, e a bilirrubina liberada é metabolizada por bactérias que pro- duzem urobilinogênio, que é reabsor- vido, e urobilinas e estercobilinas, que são excretadas. O urobilinogênio ab- sorvido, por sua vez, pode ser capta- do pelos hepatócitos e reconjugado, o que dá a essa molécula mais uma oportunidade de ser excretada. MAPA MENTAL: FORMAÇÃO E EXCREÇÃO DA BILIRRUBINA Formação e excreção da bilirrubina Metabólito do heme Capaz de atravessar a barreira hematoencefálica Dá coloração a bile e fezes Pode se acumular na circulação sanguínea em condições patológicas Potencial Tóxico Bilirrubina age como antioxidante Quando em quantidades excessivas pode causar disfunção cerebral Hepatócitos → canalículos hepáticos Dá coloração a pele - icterícia MAPA MENTAL: FASE COLÔNICA DA BILIRRUBINA Fase colônica da bilirrubina A bilirrubina é desconjungada Urobilirrubinogênio Urobilinas e estercobilinas Ação de enzimas bacterianas Produção de urobilirrubinogênio, urobilinas e estercobilinas Reabsorvido Capturado por hepatócitos Reconjugado Excretado 34FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL SAIBA MAIS! A quantificação da bilirrubina plasmática, bem como a determinação do tipo de bilirrubina encontrado (conjugada ou não conjugada), constitui instrumento importante, para a avaliação da doença hepática. A presença de bilirrubina não conjugada, a forma de bilirrubina que, na prática, está totalmente ligada à albumina e não pode ser excretada na urina, reflete a defi- ciência de UGT (ou retardo temporário e normal de sua maturação nos bebês), ou a oferta excessiva e súbita de heme que sobrecarrega o mecanismo de conjugação (como ocorre nas reações de transfusão e nos recém-nascidos, com sistema Rhesus incompatível). A bilirru- binemia conjugada, por sua vez, é caracterizada pela presença de bilirrubina na urina. Como consequência, a urina adquire coloração escura. Esse achado indica a presença de defeito genético que afeta o transportador responsável pela secreção do glicuronídeo e do diglicuro- nídeo de bilirrubina para o canalículo, ou bloqueio do fluxo da bile, talvez causado por cálculo biliar obstrutivo. Nos dois casos, o fígado produz bilirrubina conjugada, que, por não ter mais via de saída, regurgita de volta para o plasma e é, então, excretada na urina. a amônia é tóxica para o sistema ner- voso central. Para ser eliminada do organismo, a amônia é convertida em ureia, após passar por várias rea- ções enzimáticas no fígado, conheci- das como ciclo da ureia ou ciclo de Krebs-Henseleit. O fígado é o único tecido do corpo capaz de converter amônia em ureia. 8. PROCESSAMENTO DA AMÔNIA A amônia (N) é pequeno metabólito neutro, que se origina do catabo- lismo das proteínas e da atividade bacteriana, e que passa facilmente pelas membranas. O fígado é o órgão que mais contribui para a prevenção do acúmulo de amônia na circulação, porque, como a bilirrubina, Figura 14. O ciclo da ureia. (Fonte: Berne, 2009) 35FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL Existem duas fontes principais de amônia. Aproximadamente, 50% da amônia do corpo é produzida no có- lon por ureases bacterianas. Dado que o lúmen do cólon é normalmen- te pouco ácido, parte dessa amônia é convertida no íon amônio (NH4+), que não consegue atravessar o epi- télio colônico e, como consequência, é excretado nas fezes. O restante da amônia atravessa passivamente o epitélio colônico e é transportado para o fígado pela circulação porta. A outra fonte importante de amônia (aproximadamente 40%) são os rins. Pequena quantidade de amônia (cer- ca de 10%) provém da desaminação de aminoácidos no próprio fígado, de processos metabólicos que ocorrem nas células musculares e da liberação da glutamina, contida nos glóbulos vermelhos senescentes. A figura abaixo traz o “balanço da massa” re- lativo ao processamen- to da amônia, em um adulto saudável. Como notado, a amônia é uma pequena molécula neu- tra que atravessa facil- mente as membranas das células, sem neces- sidade de transportador específico, embora al- gumas proteínas mem- branosas transportem a amônia, incluindo certas aquaporinas. Seja qual for o mecanis- mo para o transporte, as propriedades físico-químicas da amônia garantem que ela seja retirada, de modo eficien- te, das circulações porta e sistêmica pelos hepatócitos. No interior dessas células, a amônia entra no ciclo da ureia onde é convertida em ureia e, subsequentemente, transportada de volta para a circulação sistêmica. A ureia é pequena molécula neutra que, após ser filtrada sem dificuldade no glomérulo, é parcialmente reabsorvi- da nos túbulos renais.Aproximada- mente 50% da ureia filtrada é excre- tada na urina. A ureia que chega ao cólon é excretada, ou metabolizada a amônia, pelas bactérias colônicas, e essa amônia produzida é reabsorvida ou excretada. Figura 15. Homeostasia da amônia no indivíduo saudável. (Fonte: Berne, 2009) 36FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL SAIBA MAIS! Quando a capacidade metabólica do fígado é comprometida de forma aguda, o paciente pode entrar em coma e morrer rapidamente. Na doença hepática crônica, os pacientes po- dem apresentar um declínio gradual do funcionamento mental que reflete a ação da amônia como de outras toxinas que não podem ser removidas pelo fígado. Essa condição é conheci- da como encefalopatia hepática. O surgimento de confusão, demência e, por fim, coma em paciente com doença hepática é evidência da progressão significativa da doença que, se não for tratada, poderá ser fatal. MAPA MENTAL: PROCESSAMENTO DA AMÔNIA AMÔNIA Origina do catabolismo das proteínas e atividade bacteriana O fígado é o órgão que mais contribui para prevenção do seu acúmulo Excreção 50% da atividade colônica 40% de reabsorção dos rins 10% glóbulos vermelhos Potencial Tóxico para o sistema nervoso central Converte a amônia em ureia Na forma de ureia – pelos rins e fezes Na forma de amônio – pelas fezes 37FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL MAPA MENTAL: GERAL Funções metabólicas do fígado Formação e secreção da bile Formação e secreção da bilirrubina Processamento da amônia 10% da degradação dos glóbulos vermelhos 50% da atividade colônica 40% de reabsorção nos rins Converte a amônia em ureia Na forma de amônio – pelas fezes Na forma de ureia – pelos rins e fezes Excreção O fígado é o órgão que mais contribui para prevenção do seu acúmulo Origina do catabolismo das proteínas e atividade bacteriana Fase colônica A bilirrubina é desconjugada Urobilirrubinogênio Urobilina Estercobilina Ação de enzimas bacterianas Excretadas pelas fezes Reabsorvido Capturado pelos hepatócitos Reconjugado Bile Início Durante Final Líquido excretor Bile canalicular Bile hepática Bile vesicular Desempenha papel importante de digestão de lipídeos Hepatócitos → canalículos hepáticos Armazenada na vesícula biliar Composta por ácidos biliares, pigmentos biliares e colesterol Liberação da glicose na corrente sanguínea quando necessário Armazena a glicose na forma de glicogênio Atua na gliconeogênese Metabolismo dos carboidratos Metabolismo dos lipídeos Metabolismo das proteínas Produz enzimas que atuam na oxidação dos ácidos graxos Converte produtos do metabolismo dos carboidratos em lipídeos Converte o colesterol em ácidos biliares Atua na síntese dos fatores da coagulação Única órgão que sintetiza albumina Atua na síntese de aminoácidos não essenciais Atua na interconversão e desaminação nas vias de síntese de carboidratos Acontece no sistema reticuloendotelial Células de Kupffer Células do baço Metabólico do heme Potencialmente tóxico Capaz de atravessar a barreira hematoencefálica Produção de biliverdina Redução para bile amarela Transporte pelo sangue ligado a albumina Chega ao fígado Captação pelo OATP Secreção pela bile Conjugação (UGT) 38FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aires MM. Fisiologia / Margarida de Mello Aires. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. Berne & Levy: Fisiologia / editores Bruce M. Koeppen, Bruce A. Stanton ; [tradução Adriana Pitella Sudré...[et al.]. - Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. Costanzo LS. Fisiologia; revisão técnica Carlos Alberto Mourão Júnior. - 6. ed. - Rio de Janei- ro : Guanabara Koogan, 2015. Guyton AC; Hall JE. Tratado de Fisiologia Médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. 39FISIOLOGIA DO SISTEMA GASTROINTESTINAL
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