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INTRODUÇÃO O trato alimentar abastece o corpo com suprimento contínuo de água, eletrólitos, vitaminas e nutrientes. Isso requer: Movimentação do alimento pelo trato alimentar; Secreção de soluções digestivas e digestão dos alimentos; Absorção de água, eletrólitos, vitaminas e produtos da digestão; Circulação de sangue pelos órgãos gastrointestinais para transporte de substâncias absorvidas; Controle de todas essas funções pelo sistema nervoso e hormonal local. Cada parte do trato alimentar está adaptada às suas funções específicas: algumas para a simples passagem do alimento como o esôfago; outras para armazenamento temporário do alimento como o estômago; e outras para a digestão e absorção, como o intestino delgado. ANATOMIA FISIOLÓGICA DA PAREDE GASTROINTESTINAL Em um corte transversal, a parede intestinal mostra as seguintes camadas de fora para dentro: A serosa Camada muscular lisa longitudinal Camada muscular lisa circular A Submucosa A Mucosa Além disso, encontram-se feixes esparsos de fibras de músculos lisos, a muscular da mucosa, nas camadas mais profundas da mucosa. As funções motoras do intestino são realizadas pelas diferentes camadas de músculos lisos. MÚSCULO LISO GASTROINTESTINAL As fibras musculares lisas individuais, no trato gastrointestinal, medem de 200 a 500 micrômetros de comprimento e de 2 a 10 micrômetros de diâmetro; dispõem-se em feixes de até 1.000 fibras paralelas. Na camada muscular longitudinal, os feixes se estendem longitudinalmente no trato intestinal; na camada muscular circular, se dispõem em torno do intestino. No interior de cada feixe, as fibras musculares se conectam eletricamente por meio de grande quantidade de junções comunicantes, com baixa resistência à movimentação dos íons da célula muscular para a seguinte. Dessa forma, os sinais elétricos, que desencadeiam as contrações musculares, podem passar prontamente de uma fibra para a seguinte em cada feixe, porém mais rápido ao longo do comprimento do feixe do que radialmente. Cada feixe de fibras musculares lisas está parcialmente separado do seguinte, por tecido conjuntivo frouxo, mas os feixes musculares se fundem uns aos outros em diversos pontos, de maneira que, na verdade, cada camada muscular represente uma rede de feixes de músculo liso. Assim, cada camada muscular funciona como um sincício; isto é, quando um potencial de ação é disparado em qualquer ponto na massa muscular, ele, em geral, se propaga em todas as direções no músculo. A distância que deve percorrer depende da excitabilidade do músculo; às vezes, ele é interrompido depois de apenas alguns poucos milímetros e, outras vezes, percorre muitos centímetros ou, até mesmo, toda a extensão do trato intestinal. Existem também algumas conexões entre as camadas musculares longitudinal e circular, de maneira que a excitação de uma dessas camadas, em geral, excita também a outra. CONTROLE NEURAL DA FUNÇÃO GASTROINTESTINAL O Sistema Gastrointestinal tem um sistema nervoso próprio, denominado Sistema Nervoso Entérico (SNE), localizado inteiramente na parede intestinal, começando no esôfago e se estendendo até o ânus. O número de neurônios nesse sistema entérico é de aproximadamente 100 milhões, quase a mesma quantidade existente em toda a medula espinal. Esse sistema nervoso entérico, bastante desenvolvido, é especialmente importante no controle dos movimentos e da secreção gastrointestinal. O SNE é basicamente composto por dois plexos: Plexo externo, disposto entre as camadas musculares longitudinal e circular, denominado plexo mioentérico ou plexo de Auerbach; Plexo interno, denominado plexo submucoso ou plexo de Meissner, localizado na submucosa. O plexo mioentérico controla quase todos os movimentos gastrointestinais, e o plexo submucoso controla basicamente a secreção gastrointestinal e o fluxo sanguíneo local. As fibras extrínsecas simpáticas e parassimpáticas se conectam com o plexo mioentérico e com o submucoso. Embora o SNE possa funcionar independentemente desses nervos extrínsecos, a estimulação pelos sistemas parassimpático e simpático pode intensificar muito ou inibir as funções gastrointestinais. As terminações nervosas sensoriais que se originam no epitélio gastrointestinal ou na parede intestinal e enviam fibras aferentes para os dois plexos do sistema entérico, bem como para: Gânglios pré-vertebrais do sistema nervoso simpático; A medula espinal; O tronco cerebral pelos nervos vagos; Esses nervos sensoriais podem provocar reflexos locais na própria parede intestinal e, ainda, outros reflexos que são transmitidos ao intestino pelos gânglios pré-vertebrais e das regiões basais do cérebro. DIFERENÇAS ENTRE OS PLEXOS MIOENTÉRICO E SUBMUCOSO O plexo mioentérico consiste, em sua maior parte, na cadeia linear de muitos neurônios interconectados que se estende por todo o comprimento do trato gastrointestinal. Como o plexo mioentérico se estende por toda a parede intestinal localizada entre as camadas longitudinal e circular do músculo liso intestinal, ele participa, sobretudo, no controle da atividade muscular por todo o intestino. Quando esse plexo é estimulado, seus principais efeitos são: Aumento da contração tônica ou “tônus” da parede intestinal; Aumento da intensidade das contrações rítmicas; Ligeiro aumento no ritmo do coração; Aumento na velocidade de condução das ondas excitatórias, ao longo da parede do intestino, causando o movimento mais rápido das ondas peristálticas intestinais. O plexo mioentérico não deve ser considerado inteiramente excitatório, porque alguns de seus neurônios são inibitórios; nestes, os terminais de suas fibras secretam transmissor inibitório, possivelmente o polipeptídeo intestinal vasoativo ou algum outro peptídeo inibitório. Os sinais inibitórios resultantes são especialmente úteis para a inibição dos músculos de alguns dos esfíncteres intestinais, que impedem a movimentação do alimento pelos segmentos sucessivos do trato gastrointestinal, como o esfíncter pilórico, que controla o esvaziamento do estômago para o duodeno, e o esfíncter da valva ileocecal, que controla o esvaziamento do intestino delgado para o ceco. Em contraste com o plexo mioentérico, o plexo submucoso está basicamente envolvido com a função de controle na parede interna de cada diminuto segmento do intestino. Por exemplo, muitos sinais sensoriais se originam do epitélio gastrointestinal e são integrados no plexo submucoso, para ajudar a controlar a secreção intestinal local, a absorção local e a contração local do músculo submucoso, que causa graus variados de dobramento da mucosa gastrointestinal. NEUROTRANSMISSORES SECRETADOS POR NEURÔNIOS ENTÉRICOS Na tentativa de melhor entender as múltiplas funções do sistema nervoso entérico gastrointestinal, pesquisadores identificaram uma dúzia ou mais de diferentes substâncias neurotransmissoras que são liberadas pelos terminais nervosos de diferentes tipos de neurônios entéricos, entre eles: Acetilcolina Norepinefrina Trifosfato de adenosina Serotonina Dopamina Colecistocinina (CCK) Substancia P Polipeptídeo intestinal vasoativo Somatostatina Leuencefalina Metencefalina Bombestina A acetilcolina, na maioria das vezes, excita a atividade gastrointestinal. A norepinefrina quase sempre inibe a atividade gastrointestinal, o que também é verdadeiro para a epinefrina, que chega ao trato gastrointestinal principalmente pelo sangue, depois de ser secretada na circulação pela medula adrenal. As outras substâncias neurotransmissoras, mencionadas antes, são mistura de agentes excitatórios e inibitórios. CONTROLEAUTÔNOMO DO TRATO GASTROINTESTINAL A estimulação parassimpática aumenta a atividade do SNE. A inervação parassimpática do intestino divide-se em divisões cranianas e sacrais. Exceto por poucas fibras parassimpáticas para as regiões bucal e faringianas do trato alimentar, as fibras nervosas parassimpáticas cranianas estão quase todas nos nervos vagos. Essas fibras formam a extensa inervação do esôfago, estômago e pâncreas e menos extensas na inervação dos intestinos, até a primeira metade do intestino grosso. O parassimpático sacral se origina no segundo, no terceiro e no quarto segmentos sacrais da medula espinal e passa pelos nervos pélvicos para a metade distal do intestino grosso e, daí, até o ânus. As regiões sigmoides, retal e anal são consideravelmente mais bem supridas de fibras parassimpáticas do que as outras regiões intestinais. Essas fibras funcionam em especial, para executar os reflexos da defecação. Os neurônios pós-ganglionares do sistema parassimpático gastrointestinal estão localizados, em sua maior parte, nos plexos mioentérico e submucoso. A estimulação desses nervos parassimpáticos causa o aumento geral da atividade de todo o sistema nervoso entérico, o que, por sua vez, intensifica a atividade da maioria das funções gastrointestinais. A estimulação simpática, em geral, inibe a atividade do trato gastrointestinal. As fibras simpáticas do trato gastrointestinal se originam da medula espinal entre os segmentos T-5 e L-2. Grande parte das fibras pré-ganglionares que inervam o intestino, depois de sair da medula, entra nas cadeias simpáticas, dispostas lateralmente à coluna vertebral, e muitas dessas fibras, então, passam por essas cadeias até os gânglios mais distantes, tais como o gânglio celíaco e diversos gânglios mesentéricos. A maior parte dos corpos dos neurônios simpáticos pós- ganglionares está nesses gânglios, e as fibras pós-ganglionares se distribuem pelos nervos simpáticos pós-ganglionares para todas as partes do intestino. O simpático inerva igualmente todo o trato gastrointestinal, sem as maiores extensões na proximidade da cavidade oral e do ânus, como ocorre com o parassimpático. Os terminais dos nervos simpáticos secretam principalmente norepinefrina. Em termos gerais, a estimulação do sistema nervoso simpático inibe a atividade do trato gastrointestinal, ocasionando muitos efeitos opostos aos do sistema parassimpático. O simpático exerce seus efeitos por dois modos: Um pequeno grau, por efeito direto da norepinefrina secretada, inibindo a musculatura lisa do trato intestinal (exceto o músculo mucoso, que é excitado); Em grau maior, por efeito inibidor da norepinefrina sobre os neurônios de todo o sistema nervoso entérico. A intensa estimulação do sistema nervoso simpático pode inibir os movimentos motores do intestino, de tal forma que pode, literalmente, bloquear a movimentação do alimento pelo trato gastrointestinal. FIBRAS NERVOSAS SENSORIAIS AFERENTES DO INTESTINO Muitas fibras nervosas sensoriais aferentes se originam no intestino. Algumas delas têm seus corpos celulares no sistema nervoso entérico e algumas nos gânglios da raiz dorsal da medula espinal. Esses nervos sensoriais podem ser estimulados por: Irritação da mucosa intestinal Distensão excessiva do intestino Presença de substancias químicas específicas no intestino Os sinais transmitidos por essas fibras podem, então, causar excitação ou, sob outras condições, inibição dos movimentos ou da secreção intestinal. Também, outros sinais sensoriais do intestino vão para múltiplas áreas da medula espinal e, até mesmo, do tronco cerebral. Por exemplo, 80% das fibras nervosas nos nervos vagos são aferentes, em vez de eferentes. Essas fibras aferentes transmitem sinais sensoriais do trato gastrointestinal para o bulbo cerebral que, por sua vez, desencadeia sinais vagais reflexos que retornam ao trato gastrointestinal para controlar muitas de suas funções. CONTROLE HORMONAL DA MOTILIDADE GASTROINTESTINAL Os hormônios gastrointestinais 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. Diversos hormônios atuam no controle da secreção gastrointestinal. Muitos desses hormônios também afetam a motilidade em algumas partes do trato gastrointestinal. A gastrina é secretada pelas células “G” do antro do estômago em resposta aos estímulos associados à ingestão de refeição, tais como a distensão do estômago, os produtos da digestão das proteínas e o peptídeo liberador de gastrina, que é liberado pelos nervos da mucosa gástrica, durante a estimulação vagal. As ações primárias da gastrina são (1) estimulação da secreção gástrica de ácido; e (2) estimulação do crescimento da mucosa gástrica. A colecistocinina (CCK) é secretada pelas células “I” da mucosa do duodeno e do jejuno, em especial em resposta aos produtos da digestão de gordura, ácidos graxos e monoglicerídeos nos conteúdos intestinais. Esse hormônio contrai, fortemente, a vesícula biliar, expelindo bile para o intestino delgado, onde a bile tem funções importantes, na emulsificação de substâncias lipídicas, permitindo sua digestão e absorção. A CCK também inibe, ainda que moderadamente, a contração do estômago. Assim, ao mesmo tempo em que esse hormônio causa o esvaziamento da vesícula biliar, retarda a saída do alimento no estômago, assegurando tempo adequado para a digestão de gorduras no trato intestinal superior. A CCK também inibe o apetite para evitar excessos durante as refeições, estimulando as fibras nervosas sensoriais aferentes no duodeno; essas fibras, por sua vez, mandam sinais por meio do nervo vago para inibir os centros de alimentação no cérebro. A secretina, o primeiro hormônio gastrointestinal descoberto, é secretada pelas células “S” da mucosa do duodeno, em resposta ao conteúdo gástrico ácido que é transferido do estômago ao duodeno pelo piloro. A secretina tem pequeno efeito na motilidade do trato gastrointestinal e promove a secreção pancreática de bicarbonato que, por sua vez, contribui para a neutralização do ácido no intestino delgado. O peptídeo insulinotrópico dependente da glicose (também chamado peptídeo inibidor gástrico [GIP]) é secretado pela mucosa do intestino delgado superior, principalmente, em resposta a ácidos graxos e aminoácidos, mas, em menor extensão, em resposta aos carboidratos. Exerce efeito moderado na diminuição da atividade motora do estômago e, assim, retarda o esvaziamento do conteúdo gástrico no duodeno, quando o intestino delgado superior já está sobrecarregado com produtos alimentares. O peptídeo insulinotrópico dependente da glicose, em níveis sanguíneos até inferiores aos necessários para inibir a motilidade gástrica, também estimula a secreção de insulina. A motilina é secretada pelo estômago e pelo duodeno superior durante o jejum, e sua única função conhecida é a de aumentar a motilidade gastrointestinal. A motilina é liberada, ciclicamente, e estimula as ondas da motilidade gastrointestinal denominadas complexos mioelétricos interdigestivos que se propagam pelo estômago e pelo intestino delgado a cada 90 minutos na pessoa em jejum. A secreção de motilina é inibida, após a digestão, por mecanismos que ainda não estão totalmente esclarecidos. TIPOS FUNCIONAIS DE MOVIMENTOS NO TRATO GASTROINTESTINAL No trato gastrointestinal ocorrem dois tipos de movimentos: (1) movimentos propulsivos, que fazem com que o alimento percorra o trato com velocidade apropriada para que ocorram a digestãoe a absorção; (2) movimentos de mistura, que mantêm os conteúdos intestinais bem misturados todo o tempo. MOVIMENTOS PROPULSIVOS O movimento propulsivo básico do TGI é o peristaltismo. Um anel contrátil, ao redor do intestino, surge em um ponto e se move para adiante; segundo um mecanismo análogo a se colocar os dedos ao redor de um tubo fino distendido, apertar o tubo e escorregar os dedos para diante. Qualquer material à frente do anel contrátil é movido para diante. O peristaltismo é propriedade inerente a muitos tubos de músculo liso sincicial; a estimulação em qualquer ponto do intestino pode fazer com que um anel contrátil surja na musculatura circular, e esse anel então percorre o intestino. (Peristaltismo também ocorre nos ductos biliares, nos ductos glandulares, nos ureteres e em muitos tubos de músculos lisos do corpo.) O estímulo usual do peristaltismo intestinal é a distensão do trato gastrointestinal. Isto é, se grande quantidade de alimento se acumula em qualquer ponto do intestino, a distensão da parede estimula o sistema nervoso entérico a provocar a contração da parede 2 a 3 centímetros atrás desse ponto, o que faz surgir um anel contrátil que inicia o movimento peristáltico. Outros estímulos que podem deflagrar o peristaltismo incluem a irritação química ou física do revestimento epitelial do intestino. Além disso, intensos sinais nervosos parassimpáticos para o intestino provocarão forte peristaltismo. FUNÇÃO DO PLEXO MIOENTÉRICO NO PERISTALTISMO O peristaltismo é apenas fraco ou não ocorre nas regiões do trato gastrointestinal em que exista ausência congênita do plexo mioentérico. Também fica bastante deprimido ou completamente bloqueado em todo o intestino, quando a pessoa é tratada com atropina para bloquear a ação dos terminais nervosos colinérgicos do plexo mioentérico. Portanto, o peristaltismo efetivo requer o plexo mioentérico ativo. As Ondas Peristálticas Movem-se na Direção do Ânus com o Relaxamento Receptivo a Jusante: “Lei do Intestino”. Teoricamente, o peristaltismo pode ocorrer em ambas as direções a partir do ponto estimulado, mas normalmente cessa com rapidez (na direção da boca) e mantém-se por distância considerável na direção do ânus. A causa exata dessa transmissão direcional do peristaltismo não é conhecida, embora seja provável que resulte, essencialmente, do fato de que o próprio plexo mioentérico seja “polarizado” na direção anal, o que pode ser explicado pelo que se segue. Quando um segmento do trato intestinal é excitado pela distensão e, assim, inicia o peristaltismo, o anel contrátil que causa o peristaltismo normalmente começa no lado oral do segmento distendido e move-se para diante, para o segmento distendido, empurrando o conteúdo intestinal na direção anal por 5 a 10 centímetros antes de cessar. Ao mesmo tempo, o intestino às vezes relaxa vários centímetros adiante, na direção do ânus, o que é chamado “relaxamento receptivo”, permitindo que o alimento seja impulsionado mais facilmente na direção anal do que na direção oral. 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”. MOVIMENTOS DE MISTURA Os movimentos de mistura 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. Em outros momentos, contrações constritivas intermitentes locais ocorrem em regiões separadas por poucos centímetros da parede intestinal. Essas constrições geralmente duram apenas de 5 a 30 segundos; então, novas constrições ocorrem em outros pontos no intestino, “triturando” e “separando” os conteúdos aqui e ali. Os movimentos peristálticos e constritivos são modificados em diferentes partes do trato gastrointestinal para propulsão e mistura adequadas. ESTÁGIO ESOFÁGICO DE DEGLUTIÇÃO A função primária do esôfago é a de conduzir rapidamente o alimento da faringe para o estômago, e seus movimentos são organizados de modo específico para essa função. O esôfago normalmente apresenta dois tipos de movimentos peristálticos: peristaltismo primário e peristaltismo secundário. O peristaltismo primário é, simplesmente, a continuação da onda peristáltica que começa na faringe e se prolonga para o esôfago, durante o estágio faríngeo da deglutição. Essa onda faz o percurso desde a faringe até o estômago em cerca de 8 a 10 segundos. O alimento engolido por pessoa na posição ereta normalmente é levado para a porção inferior do esôfago até mais rápido do que a própria onda peristáltica, em cerca de 5 a 8 segundos, devido ao efeito adicional da gravidade que força o alimento para baixo. Se a onda peristáltica primária não consegue mover para o estômago todo o alimento que entrou no esôfago, ondas peristálticas secundárias resultam da distensão do próprio esôfago pelo alimento retido; essas ondas continuam até o completo esvaziamento do esôfago. As ondas peristálticas secundárias são deflagradas, em parte, por circuitos neurais intrínsecos do sistema nervoso mioentérico e, em parte, por reflexos iniciados na faringe e transmitidos por fibras vagais aferentes para o bulbo retornando ao esôfago por fibras nervosas eferentes vagais e glossofaríngeas. A musculatura da parede faríngea e do terço superior do esôfago é composta por músculo estriado. Portanto, as ondas peristálticas nessas regiões são controladas por impulsos em fibras nervosas motoras de músculos esqueléticos dos nervos glossofaríngeo e vago. Nos dois terços inferiores do esôfago, a musculatura é composta por músculo liso e essa porção do esôfago é controlada pelos nervos vagos, que atuam por meio de conexões com o sistema nervoso mioentérico esofágico. Quando os ramos do nervo vago para o esôfago são cortados, o plexo nervoso mioentérico do esôfago fica excitável o suficiente para causar, após vários dias, ondas peristálticas secundárias fortes, mesmo sem o suporte dos reflexos vagais. Portanto, inclusive após a paralisia do reflexo da deglutição no tronco encefálico, alimento introduzido por sonda no esôfago, ainda passa rapidamente para o estômago. MOVIMENTOS DO INTESTINO DELGADO Contrações de mistura ou de segmentação. Quando a porção do intestino delgado é distendida pelo quimo, o estiramento da parede intestinal provoca contrações concêntricas localizadas, espaçadas ao longo do intestino e com duração de fração de minuto. As contrações causam “segmentação” do intestino delgado. Isto é, elas dividem o intestino em segmentos, o que lhe dá aparência de um grupo de salsichas. Quando uma série de contrações de segmentação se relaxa, outra se inicia, mas as contrações ocorrem em outros pontos entre os anteriores contraídos. Assim, as contrações de segmentação “dividem” o quimo duas a três vezes por minuto, promovendo por esse meio a mistura do alimento com as secreções do intestino delgado. A frequência máxima das contrações de segmentação no intestino delgado é determinada pela frequência das ondas elétricas lentas na parede intestinal, que é o ritmo elétrico básico. Como a frequência dessas ondas não ultrapassa 12 por minuto no duodeno e no jejuno proximal, a frequência máxima das contrações de segmentação nessas áreas é também de cerca de 12 por minuto; entretanto, essa frequência máxima ocorre apenas sob condições extremas de estimulação.No íleo terminal, a frequência máxima normalmente é de 8 a 9 contrações por minuto. As contrações de segmentação ficam extremamente fracas, quando a atividade excitatória do sistema nervoso entérico é bloqueada pelo fármaco atropina. Assim, muito embora sejam as ondas lentas, no próprio músculo liso, que causam as contrações de segmentação, essas contrações não são efetivas sem a excitação de fundo do plexo nervoso mioentérico. CENTROS NEURAIS QUE REGULAM A INGESTÃO DE ALIMENTOS A sensação de fome está associada ao desejo por comida, assim como diversos outros efeitos fisiológicos, tais como contrações rítmicas do estômago e inquietude, que fazem com que o indivíduo procure por adequado suprimento alimentar. O apetite da pessoa é desejo por alimento, frequentemente de tipo particular, sendo útil em ajudar a escolher a qualidade a ser ingerida. Se a busca por alimento for bem-sucedida, sobrevém sentimento de saciedade. Cada um desses sentimentos é influenciado por fatores ambientais e culturais, bem como por controles fisiológicos que influenciam centros específicos do cérebro, especialmente o hipotálamo. CENTROS DA FOME E DA SACIEDADE Diversos centros neuronais do hipotálamo participam do controle da ingestão de alimentos. Os núcleos laterais do hipotálamo funcionam como o centro da fome, e a estimulação dessa área faz com que o animal coma de modo voraz (hiperfagia). Inversamente, a destruição do hipotálamo lateral provoca a ausência do desejo por comida e inanição progressiva, condição caracterizada por acentuada perda de peso, fraqueza muscular e metabolismo reduzido. O centro hipotalâmico lateral da fome funciona pela excitação dos impulsos motores para a busca por comida. Os núcleos ventromediais do hipotálamo funcionam como um importante centro da saciedade. Acredita-se que esse centro promova sensação de satisfação nutricional que inibe o centro da fome. A estimulação elétrica dessa região pode provocar saciedade completa e, mesmo na presença de comida muito apetitosa, o animal se recusa a comer (afagia). Inversamente, a destruição dos núcleos ventromediais faz com que o animal coma de modo voraz e contínuo, até que se chegue à extrema obesidade, eventualmente, pesando até quatro vezes o normal. Os núcleos paraventricular, dorsomedial e arqueado do hipotálamo também desempenham papel importante na regulação da ingestão de alimentos. Por exemplo, lesões dos núcleos paraventriculares provocam excesso de ingestão, enquanto as lesões dos núcleos dorsomediais geralmente deprimem o comportamento alimentar. Como discutido antes, os núcleos arqueados são os locais do hipotálamo onde múltiplos hormônios, liberados pelo trato gastrointestinal e pelo tecido adiposo, convergem para regular a ingestão de alimentos, bem como o gasto energético. Existe intensa e mútua comunicação química entre neurônios do hipotálamo e, em conjunto, esses centros coordenam os processos que controlam o comportamento alimentar e a percepção da saciedade. Esses núcleos hipotalâmicos também influenciam a secreção de diversos hormônios importantes para a regulação do equilíbrio energético e metabólico, incluindo os hormônios das glândulas tireoide e adrenal, bem como os das células das ilhotas pancreáticas. O hipotálamo recebe: (1) sinais neurais do trato gastrointestinal que fornecem informação sensorial sobre o enchimento gástrico; (2) sinais químicos dos nutrientes no sangue (glicose, aminoácidos, ácidos graxos), que significam saciedade; (3) sinais dos hormônios gastrointestinais; (4) sinais dos hormônios liberados pelo tecido adiposo; (5) sinais do córtex cerebral (visão, olfato e paladar), que influenciam o comportamento alimentar. Os centros hipotalâmicos da fome e da saciedade contêm elevada densidade de receptores para neurotransmissores e hormônios que influenciam o comportamento alimentar. Algumas das muitas substâncias que se demonstrou alterar o apetite e o comportamento alimentar, em estudos experimentais são, em geral, categorizadas em: (1) substâncias orexígenas, que estimulam a alimentação; (2) substâncias anorexígenas, que inibem a alimentação. NEURÔNIOS E NEUROTRANSMISSORES NO HIPOTÁLAMO QUE ESTIMULAM OU INIBEM A ALIMENTAÇÃO Existem dois tipos distintos de neurônios nos núcleos arqueados do hipotálamo especialmente importantes, tanto como controladores do apetite como do gasto energético: (1) neurônios pró-opiomelanocortina (POMC) que secretam o hormônio a-melanócito estimulante (a-MSH), juntamente com o transcrito relacionado à cocaína e à anfetamina (CART); (2) neurônios que produzem as substâncias orexígenas neuropeptídeo Y (NPY) e a proteína relacionada ao agouti (AGRP). A ativação dos neurônios POMC reduz a ingestão de alimentos e aumenta o gasto energético, enquanto a ativação dos neurônios NPY-AGRP tem efeitos opostos, ao elevar a ingestão e reduzir o gasto energético. Há uma troca de informações significativa entre esses neurônios e, como discutido adiante, os neurônios POMC/CART e AGRP/NPY parecem ser os principais alvos para as ações de diversos hormônios que regulam o apetite, incluindo a leptina, a insulina, a colecistocinina (CCK) e a grelina. Na verdade, os neurônios dos núcleos arqueados parecem ser o local de convergência de muitos dos sinais nervosos e periféricos que regulam os estoques energéticos. Os neurônios POMC liberam a-MSH, que então atua sobre os receptores da melanocortina, encontrados de modo especial nos neurônios dos núcleos paraventriculares. Conquanto existam pelo menos cinco subtipos de receptores de melanocortina (MCR), o MCR-3 e o MCR-4 são em particular importantes na regulação da ingestão alimentar e do equilíbrio energético. A ativação desses receptores reduz o consumo de alimentos, enquanto aumentam o gasto energético. Inversamente, a inibição do MCR-3 e do MCR- 4 eleva bastante o gasto energético. O efeito da ativação do MCR de aumentar o gasto energético parece ser mediado, ao menos em parte, pela ativação de vias neuronais que se projetam dos núcleos paraventriculares para o núcleo do trato solitário (NTS), estimulando a atividade do sistema nervoso simpático. No entanto, os neurônios POMC e MCR-4 são encontrados também nos neurônios do tronco cerebral, incluindo o NTS, onde eles também têm sido sugeridos como reguladores da ingestão de alimentos e do gasto energético. O sistema da melanocortina hipotalâmica desempenha potente papel na regulação dos estoques energéticos do corpo, e defeitos da sinalização desta via estão associados à obesidade extrema. De fato, mutações do MCR-4 representam a causa conhecida mais comum de obesidade humana monogênica (gene único) e alguns estudos sugerem que as mutações MCR-4 possam responder por algo em torno de 5% a 6% da obesidade grave de início precoce em crianças. Em contraste, a ativação excessiva do sistema da melanocortina reduz o apetite. Alguns estudos sugerem que essa ativação possa desempenhar papel na gênese da anorexia associada às infecções graves aos tumores cancerosos ou à uremia. O AGRP liberado pelos neurônios orexígenos do hipotálamo é antagonista natural do MCR- 3 e do MCR-4 e, provavelmente, aumenta a ingestão de alimentos pela inibição dos efeitos do a-MSH na estimulação dos receptores da melanocortina. Embora o papel do AGRP no controle fisiológico normal da ingestão alimentar não esteja claro, a formação excessiva de AGRP em ratos e em seres humanos, ocasionada por mutações genéticas, está associada à ingestão aumentada de alimentos e à obesidade. O NPY também é liberado pelos neurônios orexígenos dos núcleos arqueados. Quando os estoques energéticos do corpo estão baixos, os neurônios orexígenos sãoativados para liberar NPY que estimula o apetite. Ao mesmo tempo, a atividade dos neurônios POMC é reduzida, diminuindo, assim, a atividade da via da melanocortina e estimulando adicionalmente o apetite. FATORES QUE REGULAM A QUANTIDADE DE INGESTÃO DE ALIMENTOS A regulação da quantidade ingerida de alimento pode ser dividida em regulação a curto prazo, que diz respeito, em grande parte à prevenção da superalimentação a cada refeição, e a regulação a longo prazo, que se refere também em grande parte, à manutenção de quantidades normais dos estoques energéticos no corpo. REGULAÇÃO A CURTO PRAZO DA INGESTA DE ALIMENTOS Quando o trato gastrointestinal é distendido, em especial o estômago e o duodeno, sinais inibitórios de estiramento são transmitidos, principalmente por via vagal, para suprimir o centro da fome, reduzindo assim o desejo de comida. A CCK, que é liberada principalmente em resposta à entrada de gordura e de proteínas no duodeno, entra no sangue e atua como hormônio para influenciar série de funções gastrointestinais, tais como contração da vesícula biliar, esvaziamento gástrico, motilidade intestinal e secreção de ácido gástrico. Porém, a CCK também ativa receptores em nervos sensoriais locais no duodeno, enviando mensagens para o cérebro via nervo vago, contribuindo para a saciedade e cessação da refeição. O efeito da CCK tem curta duração e a administração crônica apenas de CCK não apresenta efeito relevante na perda de peso. Assim, a CCK funciona principalmente para impedir o comer demasiado durante as refeições, mas não desempenha papel significativo na frequência das refeições ou no total de energia consumida. O peptídeo YY (PYY) é secretado em todo o trato gastrointestinal, mas em sua maior parte pelo íleo e pelo cólon. A ingestão de alimentos estimula a liberação de PYY, com as concentrações máximas sanguíneas sendo atingidas em 1 a 2 horas após a ingestão da refeição. Esses picos sanguíneos de PYY são influenciados pela quantidade e pela composição do alimento, com os níveis mais elevados de PYY sendo observados após refeições com alto conteúdo de gorduras. A importância desse hormônio gastrointestinal na regulação do apetite humano ainda não está clara. Por motivos que não estão completamente compreendidos, a presença de alimento nos intestinos os estimula a secretar o peptídeo semelhante ao glucagon (GLP) que, por sua vez, acentua a produção e a secreção pelo pâncreas de insulina dependente da concentração da glicose. Tanto GLP como a insulina tendem a suprimir o apetite. A GRELINA AUMENTA A ALIMENTAÇÃO Os níveis sanguíneos de grelina se elevam durante o jejum, têm seu pico imediatamente antes da alimentação e então, caem com rapidez após a refeição, sugerindo possível papel na estimulação da ingestão alimentar. De igual modo, a administração de grelina aumenta a ingestão de alimento em estudos com animais, sustentando adicionalmente a possibilidade de que possa ser hormônio orexígeno. Contudo, seu papel fisiológico em seres humanos ainda é incerto. RECEPTORES ORAIS MEDEM A INGESTÃO DOS ALIMENTOS Mastigação, salivação, deglutição e paladar, “medem” a comida à medida que ela passa pela boca e, depois que certa quantidade tiver passado, o centro hipotalâmico da fome fica inibido. Porém, a inibição provocada por esse mecanismo de medição é consideravelmente menos intensa e de duração mais curta do que é a inibição provocada pelo enchimento gastrointestinal, durando normalmente apenas 20 a 40 minutos. REGULAÇÃO INTERMEDIÁRIA E A LONGO PRAZO DA ALIMENTAÇÃO Animal que tenha sido privado de alimento por longo período e que então tenha sido colocado em presença de alimento em quantidade ilimitada ingere quantidade muito maior do que o animal que tivesse sido mantido em dieta regular. Inversamente, o animal que tenha sido forçado a comer por muitas semanas come muito menos, quando lhe é permitido comer de acordo com seu próprio desejo. Portanto, o mecanismo de controle da alimentação corporal é dependente do estado nutricional do organismo. HIPÓTESES SOBRE REGULAÇÃO DA ALIMENTAÇÃO Há muito tempo se sabe que redução da concentração sanguínea de glicose provoca fome, o que levou então à denominada teoria glicostática da regulação da fome e da alimentação. Estudos semelhantes demonstraram o mesmo efeito para as concentrações sanguíneas de aminoácidos e dos produtos de degradação dos lipídios, tais como os cetoácidos e alguns ácidos graxos, gerando as teorias regulatórias aminostástica e lipostática. Isto é, quando a disponibilidade de quaisquer dos três principais tipos de alimentos fica reduzida, o desejo por comida é aumentado, devolvendo eventualmente as concentrações dos metabólitos sanguíneos ao normal. (1) aumento do nível da glicose sanguínea aumenta a frequência de disparo dos neurônios glicorreceptores no centro da saciedade, nos núcleos ventromedial e paraventricular do hipotálamo; (2) o mesmo aumento do nível sanguíneo de glicose, simultaneamente, diminui os disparos dos neurônios glicossensitivos no centro da fome do hipotálamo lateral. Além disso, alguns aminoácidos e substâncias lipídicas afetam a frequência de disparo desses mesmos neurônios ou de outros intimamente associados. TEMPERATURA E INGESTA DE ALIMENTOS Quando o animal é exposto ao frio, ele tende a aumentar sua ingestão; quando exposto ao calor, tende a diminuir sua ingestão de calorias. Esse fenômeno é provocado pela interação no interior do hipotálamo entre o sistema de regulação da temperatura e o sistema de regulação da ingestão alimentar. Isso é importante, porque a ingestão alimentar aumentada em animal com frio (1) aumenta seu metabolismo; (2) fornece gordura para isolamento, ambos tendendo a corrigir o estado de frio. TECIDO ADIPOSO A maior parte da energia armazenada no corpo consiste em gordura, podendo sua quantidade variar consideravelmente em diferentes indivíduos. Estudos em humanos e em animais experimentais indicam que o hipotálamo pode avaliar o estoque de energia por meio das ações da leptina, hormônio peptídico liberado pelos adipócitos. Quando a quantidade de tecido adiposo aumenta (sinalizando excesso de armazenamento energético), os adipócitos produzem quantidades aumentadas de leptina, que é liberada para o sangue. A leptina então circula para o cérebro, onde atravessa a barreira hematoencefálica por difusão facilitada, ocupando os receptores da leptina em múltiplos locais no hipotálamo, especialmente os neurônios POMC e AGRP/NPY dos núcleos arqueados e os neurônios dos núcleos paraventriculares. A estimulação dos receptores leptínicos nesses núcleos hipotalâmicos inicia múltiplas ações que reduzem o armazenamento das gorduras, incluindo: (1) redução da produção hipotalâmica de estimuladores do apetite, como NPY e AGRP; (2) ativação dos neurônios POMC, provocando liberação do a-MSH e ativação dos receptores da melanocortina; (3) aumento da produção hipotalâmica de substâncias tais como o hormônio liberador de corticotropina, que diminui a ingestão alimentar; (4) atividade nervosa simpática aumentada (pelas projeções neurais do hipotálamo para os centros vasomotores), o que aumenta o metabolismo e o gasto energético; (5) diminuição da secreção de insulina pelas células beta pancreáticas, o que reduz o armazenamento energético. Desse modo, a leptina pode ser em parte importante por intermédio do qual o tecido adiposo sinaliza o cérebro que energia suficiente foi armazenada e que a ingestão de alimentos não é mais necessária. Portanto, alguns fisiologistas acreditam que a obesidade possa estar associada à resistência à leptina; isto é, os receptores da leptina ou as vias sinalizantes pós-receptor,normalmente ativadas pela leptina, podem ser resistentes à ativação pela leptina entre os obesos, que continuam a comer a despeito dos níveis muito altos de leptina. RESUMO DA REGULAÇÃO A LONGO PRAZO Quando os estoques energéticos corporais caem abaixo do normal, os centros hipotalâmicos da fome e outras áreas do cérebro ficam muito ativos, e a pessoa apresenta aumento da fome, assim como comportamento de busca por alimento. Inversamente, quando os estoques energéticos (principalmente os gordurosos) já são abundantes, a pessoa em geral perde a sensação de fome, desenvolvendo estado de saciedade. Embora os sistemas precisos de feedback que regulam a ingestão de alimentos e o gasto de energia não estejam completamente compreendidos, nos últimos anos produziram-se avanços rápidos nesse campo de investigação, com o descobrimento de numerosos fatores orexígenos e anorexígenos. IMPORTÂNCIA DOS SISTEMAS REGULADORES DA ALIMENTAÇÃO O sistema regulatório de ingestão de alimentos a longo prazo que inclui todos os mecanismos nutricionais de feedback energético ajuda a manter os estoques constantes de nutrientes nos tecidos, impedindo que fiquem excessivamente altos ou baixos. Os estímulos regulatórios a curto prazo servem a dois outros propósitos. Em primeiro lugar, eles tendem a fazer com que a pessoa coma quantidades menores, cada vez que for se alimentar, permitindo, assim, que o alimento passe pelo trato gastrointestinal em ritmo mais uniforme, de modo que seus mecanismos digestivos e absortivos possam trabalhar em níveis ideais, em vez de ficarem periodicamente sobrecarregados. Em segundo lugar, eles auxiliam a prevenir que a pessoa ingira, a cada refeição, quantidades que poderiam ser demasiadas para os sistemas metabólicos de armazenamento, uma vez que toda a comida tenha sido absorvida.
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