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1 Esta apresentação e outros materiais relacionados estão disponíveis nas páginas dedicadas às disciplinas de Graduação em meu WEBsite: Porém, declaro aqui que nenhum recurso didático substitui a leitura de um bom livro-texto. Portanto, recomendo aqui títulos de livros-textos que satisfarão suas necessidades básicas para uma introdução ao estudo da Fisiologia Humana recomendo aqui FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO Profa. Dra. Cristina Maria Henrique Pinto Professora Associada III – CFS/CCB/UFSC Agosto/2012 Como citar este documento: PINTO, Cristina Maria Henrique. Fisiologia do Sistema Digestório. Disponível em:. Acesso em: (coloque a data aqui)

2 Introdução Conceitos gerais Os órgãos e estruturas relacionados à digestão As grandes funções do Sistema Digestório Os sistemas de regulação das funções do trato gastrointestinal (TGI) e principais mecanismos de transmissão de sinais no TGI FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO

3 Introdução Conceitos gerais FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO

4 Para quê precisamos comer? Para a reposição de água, substratos energéticos, vitaminas e sais minerais.

5 Mas porque comemos de tempos em tempos reservamos substratos energéticos.

6 Tais reservas energéticas são armazenadas como formas complexas: TRIGLICERÍDEOS (ácidos graxos e glicerol) GLICOGÊNIO HEPÁTICO E MUSCULAR (glicose/lactato) PROTEÍNAS (aas glicogênicos)

7 Porém, você reparou do quê nós nos alimentamos? - Glicogênio hepático e/ou muscular, amido, sacarose e lactose - Triglicerídeos (ácidos graxos e glicerol) - Proteínas (aas glicogênicos) Da reserva de substratos energéticos complexos de outros animais e/ou de vegetais:

8 Portanto, a ingestão de formas complexas......exige a digestão de formas complexas e por/para isso......temos um Sistema Digestório tão complexo e eficiente.

9 FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO Introdução Conceitos gerais Os órgãos e estruturas relacionados à digestão

10 Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, (apresentação extraída, enquanto disponível, de: )Vander, Sherman & Luciano, 2002http://www.biocourse.com Os órgãos relacionados à digestão

11 O tubo digestório e suas principais estruturas Extraído de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, (apresentação extraída, enquanto disponível, de: )Vander, Sherman & Luciano, 2002http://www.biocourse.com

12 O tubo digestório e suas principais estruturas Os vilos do intestino delgado Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, (apresentação extraída, enquanto disponível, de: )Vander, Sherman & Luciano, 2002http://www.biocourse.com

13 O tubo digestório e suas principais estruturas Adaptado de Gershon e Erde, Figura extraída e modificada de: The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON, M. D. - Columbia University, 1999; extraído, enquanto disponível (2002) de: -

14 FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO Introdução Conceitos gerais Os órgãos e estruturas relacionados à digestão As grandes funções do Sistema Digestório

15 As grandes funções do Sistema Digestório: Motilidade, secreção, digestão, absorção e defecação. Aires, 2012

16 Fisiologia Humana Silverthorn, 2010 Ed. Artmed EXCREÇÃO Mas como é possível organizar e regular/modular tais processos de maneira eficiente? As grandes funções do Sistema Digestório: Motilidade, digestão, secreção, absorção e excreção.

17 A regulação das funções do Sistema Digestório é realizada através de três mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: o neurócrino, o parácrino e o endócrino Conceitos gerais sobre a regulação das funções do TGI

18 FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO Introdução Conceitos gerais Os órgãos e estruturas relacionados à digestão As grandes funções do Sistema Digestório Os sistemas de regulação das funções do trato gastrointestinal (TGI) e principais mecanismos de transmissão de sinais no TGI

19 A regulação das funções é realizada através de neurônios que liberam/secretam seus neurotransmissores em sinapses ou, mais difusamente, nas varicosidades. Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: Role of interstitial cells of Cajal in neural control of gastrointestinal smooth muscles. Ward, Sanders e Hirst 2004 NEURÓCRINO

20 Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: A regulação das funções é realizada por células especializadas (enterocromafins), presentes na mucosa (incluindo a lâmina própria) que secretam substâncias que difundem no interstício e atuam em células-alvo vizinhas a elas. PARÁCRINO

21 A working model showing how luminal hexoses signal to primary afferents. GLUT, glucose transporter; SGLT, sodium-glucose cotransporter; 5-HT, serotonin. from: Raybould, 2002 Percepção visceral: transdução sensorial em aferentes viscerais céls. da mucosa cél. enterocromafim co-transportador GLUT-2 (basolateral) luz do IDlâmina própria SGLT-1 (luminal) terminação nervosa aferente primária principal consequência: inibição temporária do esvaziamento gástrico (reflexo enterogástrico e/ou vago-vagal) Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: PARÁCRINO

22 A regulação das funções é realizada através de hormônios secretados por células entero-endócrinas presentes na mucosa (lâmina própria) que, através da corrente sangüínea, atuam em células-alvo à distância, incluindo o SNC. Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: ME de uma cél. enteroendócrina repleta de grânulos de secreção entre o núcleo e a membrana basal. Também, estão presentes numerosos microvilos na superfície apical da célula (do tipo “aberta” em contato com a luz da mucosa) Junqueira e Carneiro, 2010 Célula enteroendócrina (céll “G”), secretora de Gastrina Boston Univ./Medical Histology ENDÓCRINO

23 “Gut hormones and the regulation of energy homeostasis” Kevin G. Murphy and Stephen R. Bloom Nature 444, , O trato gastrointestinal libera diversos hormônios, incluindo a ghrelina e gastrina (estômago), insulina, glucagon, polipeptídeo pancreático e amilina (pâncreas), colecistoquinina, secretina, GIP e motilina (intestino delgado), GLP-1, GLP-2, oxintomodulina e PYY 3–36 (intestino grosso). Estes hormônios sinalizam para o sistema nervoso periférico e central, regulando assim, um grande número de processos biológicos. Hormônios gastrointestinais e suas principais funções fisiológicas. Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: ENDÓCRINO

24 Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: ENDÓCRINO Nomeestímulo para liberaçãoação(ões) fisiológica(s) GASTRINA (estômago) peptídeos, aas e distensão gástricaEstimula a secreção ácida GHRELINA (antro gástrico e ID) restrição calóricaestimula a secreção de GH estimula a ingestão de alimento SECRETINA (ID) acidez duodenalsecreção de HCO 3 - pancreático (ductos) CCK-PZ (colecistoquinina) (ID) ácidos graxos e aas no ID contração da vesícula biliar, secreção de enzimas pancreáticas (ácinos) inibe a ingestão de alimento GIP (peptídeo insulinotrópico glicose-dependente -ID) glicose e ácidos graxos no ID estimula a secreção de insulina

25 Embora as influências neurócrina, parácrina e endócrina possam ocorrer em locais e momentos diferentes, durante o processo de digestão, estas ocorrem simultaneamente, de maneira integrada e complementar… Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal:

26 Aires, 2012 INTERAÇÃO DO SISTEMA MERVOSO COM O ENDÓCRINO E/OU PARÁCRINO NO SISTEMA GASTROINTESTINAL Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal:

27 Exemplo de integração da regulação neurócrina, parácrina e endócrina A ACETILCOLINA (“A”), A HISTAMINA (“H”), O GRP E A GASTRINA (“G”) ESTIMULAM A SECREÇÃO ÁCIDA GÁSTRICA GRP : peptídeo liberador de gastrina Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal:

28 Role of interstitial cells of Cajal in neural control of gastrointestinal smooth muscles. Ward, Sanders e Hirst 2004 Regulação neurócrina das funções do TGI

29 “...O sistema nervoso entérico (SNE) é composto por dois plexos de gânglios. O maior deles, plexo mioentérico, situado entre as camadas musculares longitudinal e circular da camada muscular externa, contém neurônios responsáveis pela motilidade (...). O menor, plexo submucoso, contém células sensoriais que “se comunicam” com neurônios do plexo mioentérico, assim como fibras motoras que estimulam as secreções das células epiteliais do lúmen da víscera. Outra característica anatômica de destaque inclui fibras parassimpáticas (vagais) chegando ao tgi no mesentério, simpático perivascular eferente ao tgi, e plexo subepitelial de fibras na lâmina própria da mucosa (...)” Adaptado de Gershon e Erde, Figura extraída e modificada de: The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON, M. D. - Columbia University, 1999; extraído, enquanto disponível (2002) de: - Regulação neurócrina das funções do TGI Inervação intrínseca: o sistema nervoso entérico (SNE)

30 O Sistema Nervoso Entérico (SNE) é a terceira divisão do Sistema Nervoso Autônomo (SNA) e seus neurônios são intrínsecos ao tubo digestório. É composto por dois plexos principais, que consistem em grupos de corpos celulares (gânglios) e suas fibras, todas originadas na parede do tubo digestório (a figura acima se refere ao intestino delgado). O plexo mioentérico fica situado entre a camada muscular lisa circular (ou interna) e a lisa longitudinal (ou externa), e o plexo submucoso fica localizado na submucosa, ambos desde o 2/3 do esôfago até o canal anal. Os neurônios dos dois plexos estão conectados por fibras interganglionares. Koeppen & Stanton, 2009 Regulação neurócrina das funções do TGI Inervação intrínseca: o sistema nervoso entérico (SNE)

31 Veja mais sobre este assunto através de animações em hipermídia, on- line e gratuitas, em “Interactive Physiology” (website seguro): estive/contdig/01 estive/contdig/01 Regulação neurócrina das funções do TGI Inervação intrínseca: o sistema nervoso entérico (SNE)

32 Tipos de neurônios do sistema nervoso entérico. 1. interneurônio (ou associativo); 2. neurônio motor excitatório da musculatura longitudinal; 3. neurônio aferente primário intrínseco mioentérico; 4. neurônio motor inibitório da camada muscular longitudinal; 5. neurônio intestinofugal (sensorial); 6. célula intersticial de Cajal associada ao plexo mioentérico; 7. neurônio motor excitatório da camada muscular circular; 8. neurônio motor inibitório da camada muscular circular; 9. célula intersticial de Cajal da camada muscular circular; 10. neurônio colinérgico secretomotor (não vasodilatador); 11. neurônio secretomotor colinérgico; 12. neurônio colinérgico vasomotor; 13. neurônio aferente primário submucoso; 14. célula mucosa; 15. célula enterocromafin. PVG, gânglio pré-vertebral. Mazzone & Farrugia, 2007 (Adapted from Furness JB. The enteric nervous system. Blackwell Publishing: Oxford, UK; 2006; p. 30) Caso interesse, solicite uma cópia em pdf. Mazzone & Farrugia, uma cópia em pdf Tipos de neurônios (SNE) e outras células encontrados no TGI Regulação neurócrina das funções do TGI

33 Neurônios (e fibras nervosas) em um gânglio intramural do SNE. Extraído de: Pocock & Richards, 2009: Regulação neurócrina das funções do TGI

34 Gânglio do Sistema Nervoso Entérico com neurônios marcados por diferentes técnicas imuno-histoquímicas. ChAT: neurônios colinérgicos, NOS: neurônios que contém NO-sintase; NPY: idem para neuropeptídeo Y; SP: idem para substância P; ChAT/NPY: neurônio com dupla marcação para ChAT e NPY (colocalização); ChAT/SP: idem para ChAT e SP (colocalização) e NOS/NPY: idem para NO-sintase NPY (colocalização). Regulação neurócrina das funções do TGI

35 Existem basicamente dois tipos de neurônios motores no SNE: excitatório (sua ativação induz contração muscular) e neurônio motor inibitório (sua ativação induz relaxamento muscular). Cada um deles contém um tipo de neurotransmissor. Repare que não há sinapses mas sim varicosidades. Papel importante dos neurônios motores inibitórios: inibição do espalhamento de atividades motoras deflagradas por células marcapasso (IC Cajal) somente em áreas sem atividade de esfíncter. O VIP (peptídeo intestinal vasoativo) é um neuromodular inibitório. Extraído, enquanto disponível, de: Neurônios motores podem ser excitatórios ou inibitórios Regulação neurócrina das funções do TGI

36 Dois grandes gânglios do SNE (G) contendo neurônios, fibroblastos e células da glia. Abaixo e entre estes, está a camada muscular circular com células musculares lisas circular (M), cursando verticalmente. Células intersticiais de Cajal – ICC (asteriscos) recobrem as células musculares lisas e os gânglios, cujos processos fazem contato íntimo entre si e com as células musculares lisas. Algumas ICC são também associadas aos gânglios. Micrografia eletrônica de varredura do plexo mientérico do intestino delgado de rato gânglio célula muscular lisa (fibras verticais) Células intersticiais de Cajal (ICC) * Extraído de “Neuromuscular transmission in the gastrointestinal tract”Neuromuscular transmission in the gastrointestinal tract Regulação neurócrina das funções do TGI

37 varicosidades varicosidades Neurônios motores do SNA liberam seus neurotransmissores nas varicosidades Regulação neurócrina das funções do TGI

38 Exemplo simplificado de reflexos intrínsecos do sistema nervoso entérico: onda peristáltica A estimulação mecânica ou química na mucosa intestinal ou o estiramento da camada muscular externa tipicamente eliciam, na camada muscular circular, a contração acima e o relaxamento abaixo do ponto de estimulação. A figura ao lado representa um circuito neural simplificado que seria responsável por tal reflexo. No centro da figura, existem dois neurônios sensoriais: o sensível a estiramento cujo soma se encontra no plexo mioentérico e o neurônio quimio ou mecanossensível cujo soma, neste exemplo, se encontra no plexo submucoso. A estimulação de um ou de ambos os neurônios sensoriais promove a ativação de excitação ascendente (oral) e de inibição descendente (anal) da contração muscular da camada muscular circular. O estímulo da mucosa evoca a liberação de serotonina (5-HT) pela cél. enterocromafin parácrina (EC cell) na mucosa. Neurônios sensoriais são estimulados pela 5-HT. Os neurônios sensíveis ao estiramento, por outro lado, respondem diretamente ao estiramento da região. Neurônios sensoriais liberam predominantemente o peptídeo relacionado ao gene da calcitonina (CGRP) sobre os interneurônios do plexo entérico. Regulação neurócrina das funções do TGI Observação: os autores omitiram no exemplo a contração simultânea da camada muscular longitudinal, fundamental para o deslocamento do alimento e, portanto, à eficiência do movimento peristáltico. Aires, 2012

39 MODELO CONCEITUAL SIMPLIFICADO DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI modificado de: Regulação neurócrina das funções do TGI

40 Organização do SNE e suas relações com o SN Parassimpático e Simpático Para simplificação, os plexos mioentérico e submucoso foram combinados. Os sítios de alguns neurotransmissores são conhecidos; alguns são excitatórios (+), outros, inibitórios (-). NE: noradrenalina e Ach: acetilcolina; T 1 -L 3 ou S 2 -S 4 : segmentos medulares. Reproduzido de Kiernan J. A. (1998) “Barr´s The Human Nervous System: an Anatomical Viewpoint” 7th ed., Philadelphia, Lippincott, Willians & Wilkins Regulação neurócrina das funções do TGI

41 O Parassimpático e o Simpático modulam as atividades do tudo digestório através do S.N. Entérico Regulação neurócrina das funções do TGI Aires, 2012

42 O S. N. Parassimpático (via vago, p. ex.) influencia as atividades do TGI através dos neurônios do SNE. A ativação vagal estimula múltiplas respostas celulares via neurotransmissores Regulação neurócrina das funções do TGI

43 aferência sensorial relacionada aos reflexos de alça longa. Exemplos: relaxamento receptivo gástrico e reflexo gastrocólico aferência sensorial relacionada à sensação de dor e/ou desconforto aferência sensorial relacionada aos reflexos de alça curta (reflexos locais) Sinais aferentes (sensoriais) do TGI trafegam através de fibras parassimpáticas e simpáticas Extraído de Furness, Caso interesse, Ssaiba mais sobre o SNE nesta revisãoSsaiba mais sobre o SNE nesta revisão The afferent neurons of the digestive tract. Two classes of intrinsic primary afferent neuron (IPAN) have been identified: myenteric IPANs that respond to distortion of their processes in the external muscle layers and, via processes in the mucosa, to changes in luminal chemistry, and submucosal IPANs that detect mechanical distortion of the mucosa and luminal chemistry. Extrinsic primary afferent neurons have cell bodies in dorsal root ganglia (spinal primary afferent neurons) and vagal (nodose and jugular) ganglia. Spinal primary afferent neurons supply collateral branches in prevertebral (sympathetic) ganglia. Intestinofugal neurons are parts of the afferent limbs of entero-enteric reflex pathways. LM, longitudinal muscle; CM, circular muscle; MP, myenteric plexus; SM, submucosa; Muc, mucosa. Nerve endings in the mucosa can be activated by hormones released from entero-endocrine cells (arrows). Adapted from Furness et al., 1998.

44 DIVISÕES SIMPÁTICA E PARASSIMPÁTICA

45 INERVAÇÃO EXTRÍNSECA DO TGI Clique e realize esta animação em uma página à parte... Extraído, enquanto disponível, de

46 Revise os principais conceitos sobre os Nervos Cranianos, incluindo o VAGO (X) aqui.aqui Central Nervous System - Visual Perspectives - Atlas em 3D e interativo "(...) illustrates the spatial dimension of the human brain and stimulates interaction with the object being studied, something which is not a standard feature of illustrations and atlases (...)". Karolinska Institutet, A Medical University, Stockholm, Sweden. Acesso gratuito.

47 aferência vagal em resposta à estimulação pela CCK no ID (efeito parácrino) aferência vagal em resposta à estimulação de: -quimioceptores -mecanoceptores (distensão gástrica) SACIEDADE Durante a alimentação, ocorrem também influências importantes do TGI sobre o SNC, em especial o controle do apetite e da saciedade. Percepção visceral: exemplo de regulação de funções extra- gastrointestinais estimulação da saciedade pelas aferências vagais e CCK Gastrointestinal signals regulate food intake. The majority of signals from the GI tract regulate the size of individual meals. Mechanoreceptors quantitating stretch of the stomach, and chemoreceptors activated by nutrients in the GI tract, transmit information via vagal and sympathetic afferents to the hindbrain nuclei. This information is then transmitted to the hypothalamus and other forebrain structures for integration with additional signals regulating food intake. Vagal afferents from the liver signal the presence of specific nutrients. Glucose and ketones act as signals to the CNS directly on responsive neurons in the hypothalamus. Gastrointestinal hormones such as CCK bind receptors in the liver to activate vagal afferents, or access the CNS via the circulation. Other hormones such as GLP-1 inhibit feeding by slowing gastric emptying

48 Encontre mais recursos em: - Vídeos educativos da UFRJ-NUTES, disponíveis no YouTube na página do Prof. Leopoldo DeMeis, dentre eles: "O trânsito digestivo"O trânsito digestivo -Portal do livro “Hole's Human Anatomy & Physiology (Shier et al., 2009), 12th Edition: Digestive System e Nutrition and MetabolismShier et al., 2009Digestive System e Nutrition and Metabolism -WEBsite da Profa. Cristina: “Material Didático”/”Sistema Digestório”Material Didático”/”Sistema Digestório Fisiologia do Sistema Digestório Veja animações on-line sobre o assunto:

49 Títulos das demais apresentações disponíveis: FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO Introdução ao estudo do sistema digestório (SD)Introdução ao estudo do sistema digestório (SD) Movimentos observados no trato gastrointestinal (TGI)Movimentos observados no trato gastrointestinal (TGI) Secreções do TGI Digestão e absorção dos principais nutrientes de uma dieta idealDigestão e absorção dos principais nutrientes de uma dieta ideal


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