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Princípios Gerais da Função Gastrointestinal, Guyton & Hall, 13ª Ed. Resumo por: Wathyson Alex de Mendonça Santos UNIVERSIDADE FEDERAL DO NORTE DO TOCANTINS CURSO DE MEDICINA –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– O trato alimentar abastece o corpo com suprimento contínuo de água, eletrólitos, vitaminas e nutrientes. Isso requer 1. Movimentação do alimento pelo TGI 2. Secreção de soluções digestivas e digestão dos alimentos 3. Absorção de água, diversos eletrólitos, vitaminas e produtos da digestão 4. Circulação de sangue pelos órgãos gastrointestinais para transporte das substâncias absorvidas 5. Controle de todas essas funções pelos sistemas nervoso e hormonal locais Todo o trato é adaptado às suas funções específicas: • Esôfago: simples passagem do alimento • Estomago: armazenamento temporário do alimento • Intestino Delgado: digestão e absorção ANATOMIA FISIOLÓGICA DA PAREDE GASTROINTESTINAL As funções motoras do intestino são realizadas pelas diferentes camadas de músculos lisos (muscular da mucosa, circular e longitudinal) CADA CAMADA MUSCULAR DO TGI FUNCIONA COMO UM SINCÍCIO: Na camada muscular longitudinal, os feixes se estendem longitudinalmente no trato intestinal; na camada muscular circular, se dispõem em torno do intestino No interior dos feixes de músculo liso as fibras se conectam eletricamente por meio de grande quantidade de junções comunicantes, assim, os sinais elétricos que desencadeiam as contrações musculares podem passar prontamente para a fibra seguinte. • Mais rápido ao longo do comprimento do feixe do que radialmente • Há também conexões entre as camadas longitudinais e circulares, de forma que uma excita a outra ATIVIDADE ELÉTRICA DO MÚSCULO LISO GASTROINTESTINAL: O músculo liso do TGI é excitado por uma atividade elétrica intrínseca (contínua e lenta). O potencial de repouso da membrana pode variar em diferentes níveis, tendo importante efeito no controle da atividade motora do TGI. Consistindo em dois tipos básicos de onda elétrica 1. Ondas lentas 2. Potenciais em espícula Ondas lentas: a maioria das contrações GI são rítmicas e esse ritmo é determinado, em maior parte, pela frequência das “ondas lentas”. • Não são potenciais de ação, e sim variações lentas e ondulantes do PdR; não causam contração por si só, mas estimulam o disparo dos potenciais em espícula e esses sim provocam a contração • Intensidade: entre 5 e 15mv Frequência: 3 a 12/min (3 estômago; 12 duodeno) • Causa: parecem ser ocasionadas por interações complexas entre as células do músculo liso e células especializadas, chamadas de células intersticiais de Cajal (neuroanatomista espanhol que descobriu). o Estão localizadas entre as camadas de músculo liso e os plexos nervosos intrínsecos, podendo atuar no intermédio entre a célula lisa e os neurônios o Funcionam como marca-passos elétricos das células lisas o Possuem potenciais de membrana que passam por mudanças cíclicas devido a presença de canais iônicos específicos, permitindo correntes de influxo (marca-passo), gerando assim a onda lenta. Potenciais em espícula: são verdadeiros potenciais de ação e ocorrem quando o PdR da membrana fica mais positivo que -40mv (PdR normal = -50/-60mv) • A partir do pico da onda lenta é gerado esse potencial em espícula • Quanto maior o potencial da onda lenta, maior a frequência dos potenciais em espícula • Frequência: 1 – 10 por segundos Duração: 10 a 40x maior que os PA nas grandes fibras nervosas (dura até 10/20ms) • (Diferença) Fibras nervosas: o PA é gerado pela rápida entrada de sódio pelos canais de sódio • Fibras do músculo liso GI: o PA é gerado pela abundante entrada de íons cálcio + íons sódio pelos canais para cálcio-sódio o Esses canais possuem uma cinética de abertura e fechamento mais lenta MUDANÇAS NA VOLTAGEM DO PDR DA MEMBRANA: em condições normais esse PdR é em torno de -56mv mas diversos fatores podem alterar esse nível Fatores que despolarizam/excitam a membrana (menos negativa) 1. Estiramento do músculo 2. Estimulação pela acetilcolina (liberada pelas terminações vagais) 3. Estimulação por diversos hormônios GI específicos Fatores que hiperpolarizam a membrana (mais negativa) 1. Efeito da norepinefrina/epinefrina na membrana das fibras 2. Estimulação dos nervos simpáticos que secretam principalmente norepinefrina em seus terminais. CONTRAÇÃO TÔNICA DE ALGUNS MÚSCULOS LISOS GASTROINTESTINAIS • As contrações tônicas são mantidas por minutos ou horas. • Ocorrem em alguns esfíncteres de músculo liso e na porção apical do estômago • Contração contínua (não se associa ao ritmo elétrico básico das ondas lentas) o Aumenta ou diminui a intensidade, mas se mantém continua • Causada 1. Por potenciais em espícula repetidos sem interrupção, quanto maior a frequência, maior o grau de contração 2. Hormônios ou por fatores que despolarizam essa membrana 3. Entrada contínua de íons cálcio no interior da célula CONTROLE NEURAL DA FUNÇÃO GASTROINTESTINAL — SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO Esse sistema próprio do TGI está localizado inteiramente na parede intestinal, desde o esôfago até o ânus. • =~ 100 milhões de neurônios nesse sistema (quase a mesma quantidade da medula espinhal) • Especialmente importante no controle dos movimentos e da secreção GI • Possui ligação com nervos extrínseco, mas funciona independentemente deles (simpáticos e parassimpáticos), porém a estimulação desses nervos intensifica ou inibe as funções GI de forma muito significante. Composto basicamente por dois plexos: 1. Plexo externo (mioentérico ou de Auerbach, entre as camadas musculares): controla quase todos os movimentos GI 2. Plexo interno (submucoso ou plexo de Meissner, localizado na submucosa): controla basicamente a secreção GI e o fluxo sanguíneo total. Terminações nervosas sensoriais se originam no epitélio GI ou na parede intestinal e enviam fibras aferentes para: • Os plexos do SNE • Gânglios pré-vertebrais do SNS • Medula espinal • Tronco cerebral pelos nervos vagos do SNP Esses nervos sensoriais podem provocar reflexos locais na própria parede intestinal e outros reflexos que são transmitidos ao intestino pelos gânglios pré-vertebrais e das regiões basais do cérebro. DIFERENÇAS ENTRE OS PLEXOS MIOENTÉRICO E SUBMUCOSO Plexo mioentérico: consiste, em sua maior parte, na cadeia linear de muitos neurônios interconectados que se estende por todo o comprimento do TGI • Participa no controle da atividade muscular por todo o intestino • Excitação o Neurônios excitatórios quando estimulados, seus efeitos são: 1. Aumento do tônus da parede intestinal 2. Aumento da intensidade das contrações rítmicas 3. Ligeiro aumento no ritmo de contração 4. Aumento na velocidade de condução das ondas excitatórias → movimento mais rápido das ondas peristálticas intestinais • Inibição o Nestes terminais as fibras secretam o polipeptídio intestinal vasoativo o Sinais inibitórios são uteis nos músculos de alguns dos esfíncteres intestinais 1. Esfíncter pilórico (controla o esvaziamento do estômago para o duodeno) 2. Esfíncter da valva ileocecal (controla o esvaziamento do intestino delgado para o ceco) Plexo submucoso: basicamente envolvido com a função de controle na parede interna de cada diminuto segmento do intestino. • Sinais sensoriais que se originam do epitélio GI são integrados no plexo submucoso, para ajudar a: o Controlar a secreção intestinal local, a absorção local e a contração local do músculo submucoso, que causa graus variados de dobramento da mucosa gastrointestinal. TIPOS DE NEUROTRANSMISSORES SECRETADOS POR NEURÔNIOS ENTÉRICOS: (1) acetilcolina, (2) norepinefrina; (3) ATP ; (4) serotonina; (5) dopamina; (6) colecistocinina; (7) substância P; (8)polipeptídeo intestinal vasoativo; (9) somatostatina; (10) leuencefalina; (11) metencefalina; e (12) bombesina. 1. Acetilcolina: na maioria das vezes, excita a atividade gastrointestinal 2. Norepinefrina/Epinefrina: quase sempre inibe a atividade gastrointestinal 3. O restante são misturas de agentes excitatórios e inibitórios. CONTROLE AUTÔNOMO DO TRATO GASTROINTESTINAL Controle parassimpático: A inervação parassimpática do intestino divide-se em divisões cranianas e sacrais. • Fibras nervosas parassimpáticas cranianas (grande maioria no nervo vago): formam a extensa inervação do esôfago, estômago e pâncreas e menos extensa na inervação dos intestinos, até a primeira metade do intestino grosso • Fibras nervosas parassimpáticas sacrais (origina-se no 2º, 3º e 4º segmento sacral da medula e passa pelos nervos pélvicos): supre metade distal do intestino grosso e daí até o ânus. o As regiões sigmoides, retal e anal são mais bem supridas de fibras parassimpáticas do que as outras regiões intestinais. o Essas fibras funcionam em especial para executar os reflexos da defecação • Os neurônios pós-ganglionares do sistema parassimpático GI estão localizados em maior parte nos plexos mioentéricos e submucoso o A estimulação desses causa aumento geral da atividade de todo o SNE Controle simpático: em geral inibe a atividade do TGI • Fibras nervosas simpáticas do TGI se originam da medula espinal entre os segmentos T5 e L2: grande parte passa pelas cadeias simpáticas, dispostos lateralmente à coluna vertebral, e essa fibra pré-ganglionar vai fazer sinapse nos gânglios mais próximos ao sistema, como o gânglio celíaco e diversos gânglios mesentéricos, e desses emergem fibras pós ganglionares para todas as partes do intestino. • O simpático inerva igualmente todo o TGI, sem as maiores extensões na proximidade da cavidade oral e do ânus, como ocorre com o parassimpático • Exerce seus efeitos por dois modos 1. Menor grau: efeito direto da norepinefrina, inibindo a musculatura lisa do trato intestinal (exceto o musculo mucoso; excitado) 2. Maior grau: efeito inibidor da norepinefrina sobre os neurônios de todo o SNE. • A intensa estimulação do SNS pode inibir os movimentos motores do intestino, chegando até a bloquear a movimentação do alimento pelo TGI. Fibras Nervosas Sensoriais Aferentes no Intestino: algumas dessas fibras têm seu corpo celular no SNE e outras nos gânglios da raiz dorsal da medula espinhal. Esses nervos sensoriais podem ser estimulados por: 1. Irritação da mucosa do intestino 2. Distensão excessiva do intestino 3. Presença de substâncias químicas específicas no intestino Os sinais transmitidos por essas fibras podem causar excitação ou inibição dos movimentos ou da secreção intestinal. 80% das fibras nervosas do nervo vago são aferentes, transmitindo sinais sensoriais do TGI para o bulbo cerebral que por sua vez desencadeia sinais vagais reflexos que retornam ao TGI para controlar muitas funções. Reflexos Gastrointestinais: A disposição anatômica do SNE e suas conexões com os SNS e SNP suportam 3 tipos de reflexos que são essenciais para o controle GI: 1. Reflexos completamente integrados na parede intestinal do sistema nervoso entérico (reflexos curtos): incluem os que controlam grande parte da secreção GI, peristaltismo, contração de mistura, efeitos inibidores locais etc. 2. Reflexos do intestino para os gânglios simpáticos pré-vertebrais e que voltam para o trato gastrointestinal (reflexos longos). transmitem sinais por longas distâncias, para outras áreas do trato gastrointestinal, tais como: a. sinais do estômago que causam a evacuação do cólon (reflexo gastrocólico) b. sinais do cólon e do intestino delgado para inibir a motilidade e a secreção do estômago (reflexos enterogástricos) c. reflexos do cólon para inibir o esvaziamento de conteúdo do íleo para o cólon (reflexo colonoileal). 3. Reflexos do intestino para a medula ou para o tronco cerebral e que voltam para o trato gastrointestinal. Esses incluem, especialmente a. reflexos do estômago e do duodeno para o tronco cerebral, que retornam ao estômago — por meio dos nervos vagos — para controlar a atividade motora e secretória gástrica b. reflexos de dor que causam inibição geral de todo o trato gastrointestinal; c. reflexos de defecação que passam desde o cólon e o reto para a medula espinal e, então, retornam, produzindo as poderosas contrações colônicas, retais e abdominais, necessárias à defecação (os reflexos da defecação). CONTROLE HORMONAL DA MOTILIDADE GASTROINTESTINAL Os hormônios GI são liberados na circulação porta e exercem as ações fisiológicas em células-alvo, com receptores específicos para o hormônio. Os efeitos dos hormônios persistem mesmo depois de todas as conexões nervosas entre o local de liberação e o local de ação terem sido interrompidas. Logo abaixo há uma tabela feita com as principais informações dos hormônios desse TGI. Autor: Wathyson Alex de Mendonça Santos; Fonte: Guyton & Silverthorn TIPOS FUNCIONAIS DE MOVIMENTOS NO TRATO GASTROINTESTINAL No TGI ocorrem dois tipos de movimentos: 1. Movimentos propulsivos: fazem com que o alimento percorra o trato com velocidade apropriada para que ocorram a digestão e absorção 2. Movimentos de mistura: mantêm os conteúdos intestinais bem misturados todo o tempo MOVIMENTOS PROPULSIVOS (PERISTALTISMO): movimento básico do TGI. Um anél contrátil, ao redor do intestino, surge em um ponto e se move para adiante (2 a 25 cm/s). Hormônios Estimulo para liberação Local secretado Alvo primário Ação Mais informações Gastrina Peptídeos e aminoácidos; reflexos neurais (ácido inibe) Células G do antro, duodeno e jejuno Células enterocrom afins (ECL) e células parietais Estimula a secreção de ácido gástrico e o crescimento da mucosa A somatostatina inibe a sua liberação Colecistocinina (CCK) Ácidos graxos e alguns aminoácidos Células I do duodeno, jejuno e íleo Vesícula biliar, pâncreas, estômago Estimula a contração da vesícula biliar e a secreção de enzimas pancreáticas e de HCO3–; crescimento do pâncreas exócrino Inibe o esvaziamento gástrico e a secreção ácida Promove saciedade Alguns efeitos podem ser devidos à ação da CCK como um neurotransmiss or Secretina Ácido e gordura no intestino delgado. Células S do duodeno, jejuno e íleo Pâncreas e estômago Estimula Secreção de pepsina Secreção de HCO3– pancreático Secreção de HCO3– biliar Motilina Jejum: liberação periódica a cada 1,5 a 2 horas Células M do duodeno e Jejuno Músculos lisos gástrico e intestinal Estimula o complexo motor migratório + Motilidade gástrica + Motilidade intestinal Inibida pela ingestão de uma refeição Peptideo inibidor gástrico (GIP) Glicose, ácidos graxos e aminoácidos no intestino delgado Células K do duodeno e Jejuno Células beta do pâncreas Estimula a liberação de insulina (mecanismo antecipatório) Inibe o esvaziamento gástrico e a secreção ácida Peptídeo semelhante ao glucagon (GLP-1) Refeição mista que inclui carboidratos ou gorduras no lúmen Pâncreas endócrino Estimula a liberação de insulina Inibe a liberação de glucagon e a função gástrica Promove saciedade O peristaltismo é propriedade inerente a muitos tubos de músculo liso sincicial (ductos biliares, ductos glandulares, ureteres e outros tubos de musculo liso): a estimulação em qualquer ponto da musculatura pode fazer com que um anel contrátil surja na musculatura circular, e esse anel então percorre musculo. • Seu estímulo usual é a distensão do TGI: grande quantidade de alimento acumulado em qualquer ponto provoca a distensão da parede e estimula o SNE a provocarcontração da parede 2 a 3 centímetros atrás desse ponto, surgindo o anel • Outros estímulos: irritação química ou física do revestimento epitelial Função do Plexo Mioentérico no Peristaltismo: o peristaltismo efetivo requer o plexo mioentérico ativo, sendo esse movimento fraco ou não existente em regiões do TGI em que exista ausência congênita do plexo mioentérico • Esse movimento fica bastante deprimido ou bloqueado quando a pessoa é tratada com atropina para bloquear a ação dos terminais nervosos colinérgicos do plexo mioentérico. As Ondas Peristálticas Movem-se na Direção do Ânus com o Relaxamento Receptivo a Jusante: “Lei do Intestino”. O peristaltismo ocorre em ambos os lados, mas cessa com rapidez no sentido da boca, mantendo-se ávido em direção ao anus. Isso é explicado em partes pelo fato de que o próprio plexo mioentérico seja “polarizado” na direção anal. • Esse padrão complexo não ocorre na ausência do plexo mioentérico. • Portanto, o padrão é denominado reflexo mioentérico ou reflexo peristáltico. O reflexo peristáltico e a direção anal do movimento do peristaltismo constituem a chamada “lei do intestino”. CONTRAÇÕES SEGMENTARES - MOVIMENTOS DE MISTURA: esses movimentos diferem nas várias partes do trato alimentar. Em algumas áreas, as próprias contrações peristálticas causam a maior parte da mistura, o que é especialmente verdadeiro quando a progressão dos conteúdos intestinais é bloqueada por esfíncter, de maneira que a onda peristáltica possa, então, apenas agitar os conteúdos intestinais, em vez de impulsioná-los para frente FLUXO SANGUÍNEO GASTROINTESTINAL — “CIRCULAÇÃO ESPLÂNCNICA” Os vasos sanguíneos do sistema gastrointestinal fazem parte de sistema mais extenso, denominado circulação esplâncnica. Essa circulação inclui o fluxo sanguíneo pelo próprio intestino e os fluxos sanguíneos por baço, pâncreas e fígado. Todo o sangue originado desse locais flui, imediatamente, para o fígado por meio da veia porta. No fígado, o sangue passa por milhões de sinusoides hepáticos e, finalmente, deixa o órgão por meio das veias hepáticas, que desembocam na veia cava da circulação geral Esse fluxo de sangue pelo fígado, antes de retornar à veia cava, permite que as células reticuloendoteliais, revestindo os sinusoides hepáticos, removam bactérias e outras partículas que poderiam entrar na circulação sanguínea do trato gastrointestinal, evitando assim, o transporte direto de agentes potencialmente prejudiciais para o restante do corpo. Os nutrientes não lipídicos e hidrossolúveis, absorvidos no intestino (como carboidratos e proteínas) → sangue venoso da veia porta para os mesmos sinusoides hepáticos. Aqui, as células reticuloendoteliais e as células hepáticas, absorvem e armazenam temporariamente 1/2 a 3/4 quartos dos nutrientes • Grande parte do processamento químico intermediário desses nutrientes ocorre nas células hepáticas Maioria das gorduras absorvidas pelo TGI não são transportadas no sangue porta, mas, sim, pelo sistema linfático intestinal e, então, são levadas ao sangue circulante sistêmico por meio do ducto torácico, sem passar pelo fígado. ANATOMIA DO APORTE DE SANGUE GASTROINTESTINAL: Ao entrar na parede do intestino, as artérias se ramificam, e artérias menores percorrem em ambas as direções o perímetro do intestino. Dessas artérias perimetrais, artérias ainda menores penetram na parede intestinal, espalhando-se (1) pelos feixes musculares; (2) pelas vilosidades intestinais; e (3) pelos vasos submucosos, sob o epitélio, servindo às funções secretoras e absortivas do intestino. • Artéria celíaca: supre o estomago • Artérias mesentéricas superior e inferior: suprem as paredes dos intestinos delgado e grosso, por meio de sistema arterial arqueado EFEITO DA ATIVIDADE INTESTINAL E FATORES METABÓLICOS NO FLUXO SANGUÍNEO GASTROINTESTINAL: Sob condições normais, o fluxo sanguíneo, em cada área do trato gastrointestinal, bem como em cada camada da parede intestinal, está diretamente relacionado ao nível local de atividade • Ex (Durante a absorção ativa dos nutrientes): o fluxo sanguíneo pelas vilosidades e nas regiões adjacentes da submucosa aumenta por cerca de 8x. • Da mesma maneira, o fluxo sanguíneo, nas camadas musculares da parede intestinal aumenta com atividade motora mais intensa no intestino. • Ex (Depois de refeição): a atividade motora, a atividade secretória e a atividade absortiva aumentam; então, o fluxo de sangue aumenta bastante, mas depois diminui para os valores de repouso no período seguinte de 2 a 4 horas. Possíveis Causas do Aumento do Fluxo Sanguíneo Durante a Atividade Gastrointestinal: 1. Liberação de substâncias vasodilatadoras pela mucosa do trato intestinal, durante o processo digestivo. a. A maioria é hormônio peptídico: colecistocinina (CCK), peptídeo vasoativo intestinal, gastrina e secretina. Esses mesmos hormônios controlam atividades motoras e secretórias específicas do intestino 2. Algumas das glândulas gastrointestinais também liberam na parede intestinal duas cininas: calidina e bradicinina a. Essas cininas são potentes vasodilatadoras (vasodilatação da mucosa → secreção) 3. A redução da concentração de oxigênio na parede intestinal pode aumentar o fluxo de sangue intestinal por 50% a 100% a. A intensa atividade metabólica da mucosa e da parede intestinal, provavelmente diminui a concentração de O2 o suficiente para provocar grande vasodilatação b. Essa diminuição do oxigênio pode ainda quadruplicar a concentração de adenosina → intenso vasodilatador Fluxo Sanguíneo em “Contracorrente” nas Vilosidades: o fluxo arterial entra no vilo e o fluxo venoso sai dele, correm em direções opostas, e que os vasos são paralelos e próximos. • Devido a essa disposição vascular, muito oxigênio sanguíneo se difunde das arteríolas diretamente para as vênulas adjacentes, sem passar pelas extremidades. • Até 80% do oxigênio podem passar por esse atalho e assim não servirão às funções metabólicas locais dos vilos • Esse desvio do oxigênio não é lesivo às vilosidades, mas em condições patológicas, nas quais o fluxo sanguíneo para o intestino fica bastante comprometido (ex: choque circulatório); o déficit de oxigênio nas pontas das vilosidades pode ser de tal monta que as pontas ou até mesmo todas as vilosidades podem ter morte isquêmica e desintegrar-se. • Em muitas doenças gastrointestinais as vilosidades ficam seriamente comprometidas, levando à grande diminuição da capacidade absortiva intestinal. CONTROLE NERVOSO DO FLUXO SANGUÍNEO GASTROINTESTINAL A estimulação dos nervos parassimpáticos para o estômago e o cólon distal aumenta o fluxo sanguíneo local, ao mesmo tempo em que aumenta a secreção glandular (aumento do fluxo por ação da maior atividade glandular) A estimulação simpática tem efeito direto em essencialmente todo o trato gastrointestinal, causando vasoconstrição intensa das arteríolas com grande redução do fluxo sanguíneo. Depois de poucos minutos de vasoconstrição, o fluxo, em geral, retorna a valores próximos dos normais por meio do mecanismo denominado “escape autorregulatório”. • Os mecanismos vasodilatadores metabólicos locais, provocados pela isquemia, predominam sobre a vasoconstrição simpática e dilatam as arteríolas, com retorno do fluxo sanguíneo nutriente, necessário às glândulas e à musculatura gastrointestinal. A Importância da Redução Nervosa do Fluxo Sanguíneo Gastrointestinal Quando Outras Partes do Corpo Necessitam de Fluxo Sanguíneo Extra: Uma das principais utilidades adaptativas da vasoconstrição simpática no intestino é permitir a interrupção do fluxo sanguíneo gastrointestinal e esplâncnico por breves períodos de tempo, durante o exercício pesado, quando o coração e os músculos esqueléticos necessitam de maiorfluxo. • Ex (Choque circulatório): quando todos os tecidos vitais do corpo estão em risco de morte celular, por ausência de fluxo sanguíneo — especialmente, o cérebro e o coração —, a estimulação simpática pode reduzir em muito o fluxo sanguíneo esplâncnico por algumas horas. • A estimulação simpática também promove forte vasoconstrição das veias intestinais e mesentéricas de grande calibre. Essa vasoconstrição diminui o volume de sangue nessas veias e desloca, assim, grande quantidade de sangue para outras partes da circulação. o No choque hemorrágico ou em outros estados de baixo volume de sangue, esse mecanismo pode fornecer de 200 a 400 mililitros de sangue extra para manter a circulação sistêmica.
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