Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas

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1 Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas
Profa. Dra. Cristina Maria Henrique Pinto Profa. Adjunto do Depto. Ciências Fisiológicas-CCB-UFSC Como citar este documento: PINTO, Cristina Maria Henrique. Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas. Disponível em: < Acesso em: (coloque a data aqui)

2 Esta apresentação foi utilizada em minhas aulas para a graduação em Medicina (6ª fase) até o ano de Para que este material não se perca, deixo aqui à disposição daqueles que eventualmente tenham interesse. Bons estudos!

3 Bibliografia básica recomendada sobre Fisiologia Humana
Livros-textos: “Berne & Levy: Fisiologia” Koeppen & Stanton, 2009, 6ª Ed. (Ed. Elsevier) “Tratado de Fisiologia Médica” Guyton & Hall, 2006, 11ª Ed. (Ed. Elsevier) “Fisiologia” Aires, M. M. 2008, 3ª Ed. (Ed. Guanabara Koogan) “Fisiologia” Costanzo, 2007, 3ª Ed. (Ed. Elsevier) “Berne & Levy: Fundamentos de Fisiologia”, Levy et al, 2006, 4ª Ed. (Ed. Elsevier) “Fundamentos de Fisiologia Médica” Johnson, 2003 (Ed. Guanabara Koogan) “Fisiologia: texto e atlas” Silbernagl e Despopoulos, 2003 (Ed. Artmed)

4 Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas relacionadas ao intestino delgado
Motilidade do ID Propriedades do músculo liso e tipos de movimentos Regulação da motilidade Secreções próprias do ID Características do epitélio intestinal Tipos de secreções (exócrinas e endócrinas ) Regulação das secreções Digestão dos principais nutrientes pelo ID Carboidratos e proteínas Absorção de nutrientes, água e eletrólitos no ID

5 Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas relacionadas ao intestino delgado
Motilidade do ID Propriedades do músculo liso e tipos de movimentos Regulação da motilidade Secreções próprias do ID Características do epitélio intestinal Tipos de secreções (exócrinas e endócrinas ) Regulação das secreções Digestão dos principais nutrientes pelo ID Carboidratos e proteínas Absorção de nutrientes, água e eletrólitos no ID

6 Movimentos observados no Intestino Delgado
radiografia por contraste (bário) No jejum: Complexo migratório mioelétrico (CMM): estômago  Int. Grosso Durante a alimentação: Movimentos segmentares (mistura) e peristálticos

7 Movimentos observados no Intestino Delgado
Radiografia por contraste (bário) No jejum: Complexo migratório mioelétrico (CMM) fase III: estômago  Int. Grosso Durante a alimentação Movimentos segmentares (mistura) e peristálticos

8 Motilidade durante o jejum:
complexo migratório mioelétrico (CMM, estômago  Int. Grosso) ocorre durante a Fase III dos ciclos interdigestivos Interdigestive Cycles Phases Contraction of reservoir Pylorus Aboral migration Accumulation of residues of chyme Stomach Duodenum Jejunum Ileum III I II Phase III Phase II Phase I Forceful peristaltic waves The phase III of the migrating motor complex originates simultaneously at the stomach and duodenum and migrates within 90 to 120 minutes along the small intestine (dog)

9 Movimentos do intestino delgado durante o jejum:
complexo migratório mioelétrico (CMM) estômago  Int. delgado  Grosso) Contractile activity in the stomach and small intestine of a fasting dog, showing the characteristic pattern of the migrating myoelectric complex. The ligament of Treitz marks the border between the duodenum and the jejunum. Berne et al., 2004

10 Complexo migratório mioelétrico no jejum
Videofluoroscopia de movimentos do intestino delgado (jejuno) no período interdigestivo (jejum) de cão Complexo migratório mioelétrico no jejum CMM fase III do jejuno observada graças à injeção de contraste através de cateter (seta cor-de-rosa).

11 Movimentos do intestino delgado durante a alimentação:
peristálticos (ou propulsivos) e de mistura (segmentares) extraído, enquanto disponível, de:

12 Movimentos peristálticos do duodeno e jejuno
Videofluoroscopia de movimentos peristálticos do intestino delgado de cão após a ingestão de substância não-calórica (goma). Movimentos peristálticos do duodeno e jejuno Velocidade de propagação rápida e deslocamento por grandes distâncias. Repare nos movimentos antrais do esvaziamento gástrico (bomba pilórica ou antral)

13 Movimentos segmentares do jejuno
Videofluoroscopia de movimentos segmentares do intestino delgado de cão após injeção de substância contrastante. Movimentos segmentares do jejuno Repare que o bolo alimentar flui e reflui num mesmo segmento

14 Como estes fenômenos motores são regulados?
As células intersticiais de Cajal determinam o ritmo elétrico básico (gerando as ondas lentas). O S.N.E. possui o arranjo neuronal apropriado. O Parassimpático, o Simpático e os hormônios do TGI modulam a atividade motora.

15 Origem do ritmo elétrico básico
“células marca-passo” do TGI ou células intersticiais de Cajal (ICC) CÉLULAS INTERSTICIAIS DE CAJAL NO ESTÔMAGO Cartoon summarizing positions of ICC in the stomach (data obtained from studies of mouse and guinea-pig) Célula Intersticial de Cajal isolada University of Nevada,-School of Medicine

16 Origem do ritmo elétrico básico
“células marca-passo” do TGI ou células intersticiais de Cajal (ICC) As ICC´s seriam “intermediárias” na modulação motora dos músculos gastrointestinais Conceito clássico de inervação motora dos músculos do TGI. As varicosidades liberam o neurotransmissor próximo às céls. musculares ICC-IM Role of interstitial cells of Cajal in neural control of gastrointestinal smooth muscles. Ward, Sanders e Hirst 2004 caso não tenha acesso, escreva-me

17 Origem do ritmo elétrico básico
“células marca-passo” do TGI ou células intersticiais de Cajal (ICC) Intracellularly recorded electrical activity from a guinea-pig antral ICC-MY identified with ACK2-Alexa 488. Panel A shows a network of ICC-MY labelled with ACK2-Alexa 488 visualized using fluorescence microscopy, and a single ICC-MY impaled with a LY-filled microelectrode. Panel B shows changes in membrane potential recorded intracellularly from an ICC-MY. One slow wave, marked with the horizontal line in Panel B, is shown in Panel C at an expanded time scale. The scale bar is 15μm. Physiological study of interstitial cells of Cajal identified by vital staining. Hanani et al., Neurogastroenterology and Motility,14 , p.189, 2002

18 Origem do ritmo elétrico básico
“células marca-passo” do TGI ou células intersticiais de Cajal (ICC) ICC: células intersticiais de Cajal SMC: fibra muscular lisa MG: gânglio mientérico FBL: fibroblasto

19 A distribuição das células intersticiais de Cajal (ICC) no TGI
não é homogênea em número, localização e/ou subtipos A diagrammatic representation of the relationships of the Interstitial Cells of Cajal to other structures in the gastrointestinal wall, emphasizing the pronounced differences between organs.

20 SISTEMA NERVOSO CENTRAL SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO
REGULAÇÃO DOS MOVIMENTOS DO TGI SISTEMA NERVOSO CENTRAL PARASSIMPÁTICO neurônios sensoriais neurônios motores interneurônios circuitos reflexos inibidores neurônios sensoriais padrões contráteis excitadores programas motores SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO Sistemas efetores CCK receptores ácidos graxos de cadeia longa aminoácidos osmolaridade (glicose) e/ou pH luminal Estímulos no lúmen eliciam reflexos vago-vagais (alça longa) e locais (alça curta) os quais ativam programas motores específicos do SNE. Extraído, enquanto disponível, de:

21 Importância do conhecimento
dos fenômenos motores, secretores e absortivos do intestino delgado: alterações podem levar à SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Dani, 2006

22 SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL
Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão luminal Má digestão na membrana do enterócito outras Mal-absorção no enterócito Dani, 2006

23 Também chamadas “pré-epiteliais” ou “pré-entéricas”
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão luminal Também chamadas “pré-epiteliais” ou “pré-entéricas” Impedimento da hidrólise luminal ou solubilização Dani, 2006

24 Hipersecreção gástrica (Síndrome de Zollinger-Ellison)
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão luminal DIVERSAS ORIGENS: ESTÔMAGO: Hipocloridria (desnutrição protéica) Hipersecreção gástrica (Síndrome de Zollinger-Ellison) (aumento da secreção de ácido, pH intestinal e consequente desativação enzimática) Síndrome de dumping (esvaziamento gástrico acelerado e sobrecarga osmótica no ID) Impedimento da hidrólise luminal ou solubilização Dani, 2006

25 Pancreatite aguda/crônica
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão luminal DIVERSAS ORIGENS: PÂNCREAS: Fibrose cística (impedimento secreções enzimáticas e de bicarbonato) Pancreatite aguda/crônica (impedimento secreções enzimáticas) Deficiência de enzimas Impedimento da hidrólise luminal ou solubilização Dani, 2006

26 Síndromes colestáticas
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão luminal DIVERSAS ORIGENS: FÍGADO: Síndromes colestáticas (impedimento secreções de sais biliares) Doença ou cirurgia ileal (Doença de Crohn) (pool deficiente de sais biliares por diminuição na reabsorção ileal) Impedimento da hidrólise luminal ou solubilização Dani, 2006

27 Também chamadas “epiteliais” ou “entéricas”
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão na membrana do enterócito Também chamadas “epiteliais” ou “entéricas” Impedimento da função da mucosa (digestão, captação e absorção) Dani, 2006

28 Deficiência de enzimas da borda-em-escova
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão na membrana do enterócito Deficiência de enzimas da borda-em-escova Congênita: (lactase, sacarase-isomaltase e trealase) Adquirida ou tardia (envelhec.) por dano à mucosa (lactase, sacarase-isomaltase e glicoamilase) Impedimento da função da mucosa (digestão, captação e absorção) Dani, 2006

29 Também chamadas “pós-epiteliais” ou “pós-entéricas”
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Impedimento à remoção dos nutrientes da mucosa Também chamadas “pós-epiteliais” ou “pós-entéricas” Mal-absorção no enterócito Dani, 2006

30 Doença por sensibilidade ao glúten ou Doença Celíaca
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Má nutrição protéica (mucosa alterada) Doença por sensibilidade ao glúten ou Doença Celíaca (dano à superfície digestivo-absortiva) Infecção/inflamação bacteriana (dano à superfície digestivo-absortiva e motilidade anormal) Doença de Crohn (dano à superfície digestivo-absortiva e perda crônica de sangue) Impedimento à remoção dos nutrientes da mucosa Mal-absorção no enterócito Dani, 2006

31 DOENÇA CELÍACA ou Enteropatia sensível ao glúten
Lesão da mucosa intestinal por intolerância ao glúten (gliadina) presente em farinhas de trigo, centeio, cevada e aveia Comprometimento do intestino delgado proximal (importante sítio de digestão e absorção de nutrientes) - Alterações dos mecanismos específicos de digestão e transporte de nutrientes, de água e de eletrólitos - Redução da área absortiva Consequências: - Espoliação de vários nutrientes e aumento de secreção pelas criptas (desnutrição e diarréia)

32 DOENÇA CELÍACA Cross-sections of intestinal villi: normal epithelium (left) and celiac epithelium (right), characterized by infiltration of intraepithelial lymphocytes and flattened villi. Extraído, enquanto disponível, de:

33 Classificação de Marsh
DOENÇA CELÍACA Classificação de Marsh Gluten enteropathy or celiac disease is believed to be due to a hypersensitivity response of the intestinal mucosa to gliadin, a component of gluten, which is the major protein in wheat, rye, barley and oats. The mechanism of the disease is unclear, but some immunological basis is thought to be likely. Hypersensitivity to gluten results in destruction of the villus epithelial cells. The increased rate of cell loss results in an adaptive mucosal response that is characterized by hyperplasia and increased replication of the crypt epithelium.

34 SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL
Afecções gastrointestinais associadas com: Má digestão luminal Má digestão na membrana do enterócito outras Mal-absorção no enterócito Dani, 2006

35 Síndromes de imunodeficiências Gastroenteropatia alérgica
SÍNDROME DE MAL-ABSORÇÃO INTESTINAL Afecções gastrointestinais associadas com: Síndromes de imunodeficiências Gastroenteropatia alérgica Insuficiência cardíaca congestiva Obstruções do transporte linfático Drogas outras Dani, 2006

36 Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas relacionadas ao intestino delgado
Motilidade do ID Propriedades do músculo liso e tipos de movimentos Regulação da motilidade Secreções próprias do ID Características do epitélio intestinal Tipos de secreções (exócrinas e endócrinas ) Regulação das secreções Digestão dos principais nutrientes pelo ID Carboidratos e proteínas Absorção de nutrientes, água e eletrólitos no ID

37 Características do Intestino Delgado:
adaptações morfofuncionais para a digestão e absorção Adaptações da mucosa intestinal (pregas, vilosidades e microvilosidades) amplificam a superfície de contato entre o epitélio absortivo e os nutrientes.

38 vilosidades e microvilosidades multiplicam
Características do Intestino Delgado: adaptações morfofuncionais para a digestão e absorção Pregas, vilosidades e microvilosidades multiplicam em 600 vêzes a superfície absortiva e digestiva do intestino delgado pregas circulares vilos microvilos

39 vilosidades e microvilosidades multiplicam
Características do Intestino Delgado: adaptações morfofuncionais para a digestão e absorção Pregas, vilosidades e microvilosidades multiplicam em 600 vêzes a superfície absortiva e digestiva do intestino delgado Área total do intestino delgado: 200m2 pregas circulares vilos microvilos

40 Características do Intestino Delgado:
adaptações morfofuncionais para a digestão e absorção Existência de uma densa rede de capilares, vênulas e ductos lacteais que permeiam os vilos intestinais permitindo, assim, o aporte de substâncias e a drenagem dos nutrientes, água e eletrólitos absorvidos pelo epitélio intestinal.

41 VOLUMES DIÁRIOS INGERIDOS, SECRETADOS, ABSORVIDOS E EXCRETADOS PELO TGI
Overall fluid balance in the human gastrointestinal tract. About 2 L of water is ingested each day, and 7 L of various secretions enters the gastrointestinal tract. Of this total of 9 L, 8.5 L is absorbed in the small intestine. About 500 ml is passed on to the colon, which normally absorbs 80% to 90% of the water presented to it. (From Vander AJ, Sherman JH, Luciano DS: Human physiology, ed 6, New York, 1994, McGraw-Hill.)

42 Secreções do intestino delgado
Exócrinas: Mucosa Hidro-eletrolítica Serosa (enzimas constitucionais de membrana) Endócrinas: Hormônios (Secretina, CCK, Gastrina, GIP, etc) Parácrinas: 5HT, SOM, etc

43 CARACTERÍSTICAS DO INTESTINO DELGADO
células secretoras exócrinas do ID epitélio colunar simples secreção hidro-eletrolítica (água, eletrólitos e bicarbonato) e enzimas digestivas (constitucionais de membrana) células caliciformes secreção mucosa duodeno

44 CARACTERÍSTICAS DO INTESTINO DELGADO
diferenças da ocorrência de tipos celulares nos diferentes segmentos do ID jejuno íleo

45 DISTRIBUIÇÃO DOS PEPTÍDEOS GASTROINTESTINAIS NO TGI
PEPTÍDEOS ENDÓCRINOS E PARÁCRINOS

46 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS HORMÔNIOS DO ID PEPTÍDEOS ENDÓCRINOS GASTROINTESTINAIS
Nome estímulo para liberação ação(ões) fisiológica(s) meia- vida GASTRINA peptídeos, aas e distensão gástrica secreção ácida 3 min. GHRELINA (antro gástrico e ID) restrição calórica estimula a secreção de GH estimula a ingestão de alimento SECRETINA acidez duodenal secreção de HCO3- pancreático (ductos) CCK-PZ (colecistoquinina) ácidos graxos e aas no ID contração da vesícula biliar, secreção de enzimas pancreáticas (ácinos) inibe a ingestão de alimento 5 min. GIP (peptídeo insulinotrópico glicose-dependente) glicose e ácidos graxos estimula a secreção de insulina 21 min. extraído, enquanto disponível, de:

47 CARACTERÍSTICAS DO INTESTINO DELGADO
células secretoras parácrinas do ID The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON, M. D. - Columbia University, 1999

48 padrões secretores neurônios sensoriais interneurônios
REGULAÇÃO DAS SECREÇÕES DO ID SISTEMA NERVOSO CENTRAL PARASSIMPÁTICO neurônios sensoriais neurônios secretomotores interneurônios circuitos integradores inibidores? neurônios sensoriais padrões secretores estimuladores VIP e Ach programas motores SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO Sistemas efetores CCK e Secretina receptores ácidos graxos de cadeia longa aminoácidos osmolaridade (glicose) e/ou pH luminal Estímulos no lúmen eliciam reflexos vago-vagais (alça longa) e locais (alça curta) os quais ativam programas secretomotores específicos do SNE. Extraído, enquanto disponível, de:

49 Características do Intestino Delgado
Enzimas constituintes dos enterócitos (na borda-em-escova e citoplasmáticas) Digestão final de polissacarídeos: Glicoamilase Isomaltase (alfa-dextrinase) Sacarase Lactase Trealase Digestão final de polipeptídeos: enteroquinase aminopeptidases di- e tripeptidades (citoplasmáticas)

50 Digestão e absorção de carboidratos Amilopectina (amido) da batata

51 Digestão do amido (amilopectina) e glicogênio
iniciada pelas alfa-amilases salivar e pancreática e... substratos das enzimas do ID salivar e pancreática

52 Digestão do amido (amilopectina) e glicogênio
finalizada pelas enzimas da borda-em-escova intestinais

53 Digestão e absorção dos derivados da digestão
do amido (amilopectina) ~ glicogênio enzimas e transportadores presentes nos microvilos (borda-em-escova) Amido glicogênio salivar e pancreática (SGLT1) Functions of the major brush border oligosaccharidases. The glucose, galactose, and fructose molecules released by enzymatic hydrolysis are then transported into the epithelial cell by specific transport proteins. The glucose-galactose transporter is also known as SGLT1 and the fructose transporter as GLUT5. G, Glucose; Ga, galactose; F, fructose. Berne et al., 2004

54 Digestão e absorção de dissacarídeos da dieta LACTOSE e SACAROSE
enzimas e transportadores presentes nos microvilos (borda-em-escova) Amido glicogênio Lactose Sacarose salivar e pancreática (SGLT1) Fig Functions of the major brush border oligosaccharidases. The glucose, galactose, and fructose molecules released by enzymatic hydrolysis are then transported into the epithelial cell by specific transport proteins. The glucose-galactose transporter is also known as SGLT1 and the fructose transporter as GLUT5. G, Glucose; Ga, galactose; F, fructose. Berne et al., 2004

55 Absorção, pelos enterócitos, dos monossacarídeos da dieta normal
transportadores luminais e basolaterais

56 Digestão de proteínas e absorção de AAS

57 Digestão de proteínas e absorção de AAS
presença nos microvilos do ID da duodeno jejuno íleo ENTEROQUINASE ou ENTEROPEPTIDASE ativação do Tripsinogênio (pró-protease pancreática) e das demais enzimas proteolícas pancreáticas no lúmen do ID

58 Digestão de proteínas e absorção de AAS
duodeno jejuno íleo PROTEÍNAS Pepsinas (gástricas) (pancreáticas) ÍLEO Duodeno e jejuno The hierarchy of proteases and peptidases that functions in the small intestine. The pancreatic proteases convert dietary proteins to oligopeptides. Brush border peptidases then convert the oligopeptides to amino acids (about 70%) and dipeptides and tripeptides (about 30%). The amino acids are taken up across the brush border membrane by amino acid transporters and the small peptides by a peptide transporter. In the cytosol of the enterocyte, dipeptides and tripeptides are cleaved to single amino acids. Berne et al, 2004

59 Mecanismos celulares da digestão de proteínas e absorção de di- e tripeptídeos (duodeno e jejuno)
íleo A wide variety of dipeptides and tripeptides is taken up across the brush border plasma membrane by a single type of H+-powered secondary active transport protein. The H+ gradient is created by Na+-H+ exchangers in the brush border membrane. In the epithelial cell cytosol, peptidases cleave most of the dipeptides and tripeptides to single amino acids, which leave the cell at the basolateral membrane by facilitated transport. Berne et al., 2004

60 e de aminoácidos (no duodeno, jejuno e no íleo)
Mecanismos celulares da digestão de proteínas e absorção de di- e tripeptídeos (duodeno e jejuno) e de aminoácidos (no duodeno, jejuno e no íleo) duodeno jejuno íleo Transportadores de membrana apical dependentes de Na+: preferencialmente para aas básicos, ácidos e iminoácidos (prolina e hidroxiprolina) e independentes de Na+: preferencialmente para aas. neutros, básicos e cisteína

61 DIGESTÃO DE LIPÍDEOS ID não contribui diretamente para a digestão de lipídeos, mas sim para a absorção, formando os quilomícrons

62 DIGESTÃO DE LIPÍDEOS ID não contribui diretamente para a digestão de lipídeos, mas sim para a absorção, formando os quilomícrons

63 ABSORÇÃO DE PRODUTOS DA DIGESTÃO DE GORDURAS NO ID
JEJUNO E ÍLEO PROXIMAL

64 Transporte de lipídeos da dieta pelas micelas e difusão através da membrana da borda-em-escova do Intestino Delgado camada estacionária de água

65 transportadores de membrana
Absorção de produtos da digestão de gorduras no ID: síntese de quilomícrons Transporte através de borda-em-escova: difusão simples ou através de transportadores de membrana

66 Comparação por ordem de tamanho das lipoproteínas
quilomícrons

67 Reabsorção de sais biliares no íleo terminal
duodeno jejuno íleo Reabsorção de sais biliares no íleo terminal Absorption of bile acids by epithelial cells of the terminal ileum. Bile acids are absorbed both by simple diffusion and by Na+-powered secondary active transport. Conjugated bile acids are absorbed avidly by active transport. Unconjugated bile acids are absorbed chiefly by simple diffusion. In the cytosol of the epithelial cells, bile acids are bound to specific binding proteins. The mechanisms of transport of bile acids across the basolateral membrane remain to be elucidated. Levy et al, 2006

68 Recirculação dos sais biliares
excreção

69 Recirculação dos sais biliares

70 Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas
Veja mais aqui Profa. Dra. Cristina Maria Henrique Pinto Profa. Adjunto do Depto. Ciências Fisiológicas-CCB-UFSC Como citar este documento: PINTO, Cristina Maria Henrique. Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas. Disponível em: < Acesso em: (coloque a data aqui)