Fisiologia do Sistema Digestório

Apresentação em tema: "Fisiologia do Sistema Digestório"— Transcrição da apresentação:

1 Fisiologia do Sistema Digestório
Parte integrante da Disciplina MED7002 Introdução ao estudo da Medicina II Profa. Dra. Cristina Maria Henrique Pinto Profa. Associada II do Depto. Ciências Fisiológicas-CCB-UFSC Como citar este documento: PINTO, Cristina Maria Henrique. Fisiologia do Sistema Digestório. Disponível em: < Acesso em: (coloque a data aqui)

2 Fisiologia do Sistema Digestório
Esta é uma apresentação dos principais slides utilizados em minhas aulas teóricas para a graduação em Medicina (2ª fase). Bons estudos!

3 MED da 2ª fase em meu website: Veja aqui a bibliografia básica
Esta aula e outros materiais relacionados estão disponíveis nas páginas dedicadas à MED da 2ª fase em meu website: porém o acesso é restrito e exige senha e login, divulgados no Moodle da UFSC! Veja aqui a bibliografia básica

4 Para quê precisamos comer?

5 Para a reposição de água, substratos energéticos, vitaminas e sais minerais.

6 Mas como comemos de tempos em tempos...

7 ... reservamos substratos energéticos.

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

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

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

11 Os órgãos relacionados à digestão
Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, enquanto disponível em:

12 Please note that due to differing operating systems, some animations will not appear until the presentation is viewed in Presentation Mode (Slide Show view). You may see blank slides in the “Normal” or “Slide Sorter” views. All animations will appear after viewing in Presentation Mode and playing each animation. Most animations will require the latest version of the Flash Player, which is available at Veja mais recursos em: Digestive System e Nutrition and Metabolism, Shier et al., 2009

13 Os órgãos relacionados à digestão

14 Os órgãos relacionados à digestão

15 O Trato Gastrointestinal (TGI)

16 As grandes funções do Sistema Digestório:
Motilidade, digestão, secreção, absorção e excreção. Vander, Sherman & Luciano, 1997 Vander, Sherman & Luciano, 1997 Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, enquanto disponível em:

17 As grandes funções do Sistema Digestório:
Motilidade, digestão, secreção, absorção e excreção. Silverthorn 2nd EDITION

18 O TUBO DIGESTÓRIO E SUAS PRINCIPAIS ESTRUTURAS

19 O tubo digestório e suas principais estruturas
“...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, 1981)”. Figura extraída de: The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON, M. D. - Columbia University, 1999; extraído, enquanto disponível (2002) de:

20 O tubo digestório e suas principais estruturas
Extraído de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, enquanto disponível em:

21 O tubo digestório e suas principais estruturas
Os vilos do intestino delgado Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, enquanto disponível em:

22 OS SISTEMAS DE REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI

23 Os três principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: neurócrino, parácrino e endócrino

24 Os três principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: neurócrino, parácrino e endócrino

25 Os sistemas de regulação das funções do TGI
Intrinsic innervation - innervation at the level of the gut wall (intramural - the actual Enteric Nervous System). 2 layers - myenteric (Auerbach - placed between the 2 layers of muscle, longitudinal and circular) and submucosal (Meissner - placed under the circular muscle layer, between it and the submucosa) and each form a nervous plexus, containing as much as million neurons (as much as in the spinal cord). Functions: myenteric - is mainly motor, whereas the submucosal plexus has additional involvement in controlling secretion and sensory input. - Each plexus contains 3 major types of neurons: sensory, inter-neurons, and motor neurons. (continua no slide 34) extraído, enquanto disponível, de:

26 Veja mais sobre este assunto através de animações online em:
O SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO Veja mais sobre este assunto através de animações online em:

27 O SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO
Major neural plexuses of the small intestine. (A, Seen in whole mounts; B, seen in transverse section.) The two ganglionated plexuses are the myenteric and submucosal plexuses. Fibers originating in the myenteric and submucosal plexuses form the nonganglionated plexuses: the tertiary plexus (which innervates the longitudinal layer of muscularis externa), the deep muscular plexus (which supplies the inner dense circular muscle), and the mucosal plexus. Neurons and neuronal processes are shown in color. (Redrawn from Furness JB, Costal M: Neuroscience 5:1, 1980.) Veja mais sobre o SNE no livro disponível no “Google Livros” on-line: Furness, 2005

28 Neurônios (e fibras nervosas) em um gânglio intramural do SNE.
Gânglio do Sistema Nervoso Entérico com neurônios marcados por diferentes técnicas imuno-histoquímicas. Neurônios (e fibras nervosas) em um gânglio intramural do SNE. Extraído de: Pocock & Richards, 2009:

29 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-sintasee NPY (colocalização)

30 Whole mount of myenteric plexus PGP 9.5 immunofluorescence.
Gânglios do Sistema Nervoso Entérico com neurônios marcados por diferentes técnicas imuno-histoquímicas. Whole mount of myenteric plexus PGP 9.5 immunofluorescence. Illustration of the neurotransmitter coding in the enteric nervous system. Multiple immunfluorescent labelling of the human submucous plexus shows nerves positive for cholineacetyltransferase in red, vasoactive intestinal polypeptide in green and substance P in blue. Compound colors show the colocalisation of the different neurotransmitters. immunoreactive neurons and nerve fibres (red) and neuronal nuclei (green) in the myenteric plexus.

31 Neurônios do SNE marcados por diferentes técnicas imuno-histoquímicas e células enteroendócrinas da mucosa intestinal (vilo) Enteric neurons immunoselected with antibodies to nicotinic acetylcholine receptors (mab35) Receptor immunoreactivity (red) is differentially localized in enteric motorneurons (arrow) and putative primary afferent neurons identified by calbindin immunoreactivity (green). Substance P immunoreactivity in the intestinal mucosa: nerve fibres and enteroendocrine cells.

32 Furthermore, there are two major types of motor neurones: excitatory (their activation induce contractile activity) and inhibitory motor neurones (their activation relaxes the muscle). Each of them uses a different type of neurotransmitter. - Important role for the inhibitory neurons: inhibition of the spread of the pacemaker-initiated spread of excitation, only in non-sphincter areas - VIP is the modulator. extraído, enquanto disponível, de:

33 Reflexos do sistema nervoso entérico
1. ENTERIC REFLEX - forms the basis of peristaltic movement. Its most important feature is that the sensory neurons feed information into chains of excitatory interneurones that are linked in an ab-orally direction, and also into inhibitory interneurones, that are linked ab-annaly. As a result, activation of sensory fibers, initiate a contraction 'behind' the site of stimulation and a relaxation 'in front' of the site of stimulation. extraído, enquanto disponível, de:

34 Reflexos do sistema nervoso entérico
(versão mais atualizada e mais completa de Berne et al., 2004) Fig Localized mechanical or chemical stimulation of the intestinal mucosa or stretch of the muscularis externa typically elicits contraction above and relaxation below the point of stimulation. This figure depicts the neuronal circuitry responsible for this reflex. In the center of the figure are two sensory neurons: a stretch-sensitive neuron with soma in the myenteric plexus (white cytoplasm, colored nucleus) and a chemosensitive or mechanosensitive neuron whose soma is in the submucosal plexus. Stimulation of either of these sensory neurons results in activation of ascending (oral) excitation and descending (anal) inhibition of contraction of the smooth muscle of muscularis externa. Stimuli to the mucosa evoke release of serotonin (5-HT) from enterochromaffin (EC) cells in the mucosa. Sensory neurons are stimulated by 5-HT. The myenteric stretch receptors, by contrast, respond directly to stretch. Sensory neurons release predominantly calcitonin gene-related peptide (CGRP) onto interneurons in the enteric plexuses. ACh, Acetylcholine; Sub P, substance P; VIP, vasoactive intestinal peptide; NO, nitric oxide. (Courtesy of Dr. Terence K. Smith.) Berne et al., 2004

35 MODELO CONCEITUAL SIMPLIFICADO DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI
modificado de:

36 neurônios sensoriais neurônios motores Sistemas efetores
SISTEMA NERVOSO CENTRAL SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO MODELO CONCEITUAL DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI neurônios sensoriais neurônios motores interneurônios circuitos integradores epitélio mucoso inibidores células secretoras (endócrinas e exócrinas) quimioceptores mecanoceptores termoceptores músculos lisos excitadores vasos sangüíneos programas motores SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO Sistemas efetores modificado de:

37 neurônios sensoriais neurônios motores Sistemas efetores
SISTEMA NERVOSO CENTRAL SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO MODELO CONCEITUAL DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI neurônios sensoriais neurônios motores interneurônios circuitos integradores epitélio mucoso inibidores células secretoras (endócrinas e exócrinas) quimioceptores mecanoceptores termoceptores músculos lisos excitadores vasos sangüíneos programas motores SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO Sistemas efetores substância endócrina ou parácrina substâncias presentes na luz da víscera Estímulos no lúmen eliciam reflexos vago-vagais (alça longa) e locais (alça curta) os quais ativam programas motores específicos do SNE. modificado de:

38 ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO
Para simplificação, os plexos mioentérico e submucoso foram combinados. Os sítios de alguns neurotransmissores são conhecidos; alguns são excitatórios (+) ou inibitórios (-). NE: noradrenalina e Ach: acetilcolina; T1-L3 ou S2-S4: segmentos medulares Reproduzido de Kiernan J. A. (1998) “Barr´s The Human Nervous System: an Anatomical Viewpoint” 7th ed., Philadelphia, Lippincott, Willians & Wilkins Veja no Google Livros:

39 Reflexos do sistema nervoso entérico
2. SECRETORY REFLEX - the same principle, with the main difference that the output (motor) pathways target the secretory cells of the gut, or the blood vessels. extraído, enquanto disponível, de:

40 Reflexos do sistema nervoso entérico
3. LONG-RANGE REFLEXES - altogether different types of rflexes which involve co-ordinated response of one region of the gut wall following activation in other parts of the GIT. 1. Gastro-enteric reflex - distension of stomach increase the excitability (motor and secretory) of the small intestine. 2. Gastro-ileal reflex - distension of stomach intesifies the activity of the terminal ileum and opens the ileo-cecal sphincter 3. Gastro- and duodeno-colic reflexes (with participation of extrinsic innervation and also hormonal (gastrin)`). Distension of stomach or duodenum initiate 'mass movements' of the colon. 4. Ileo-gastric reflex - distension of an ileal segment inhibits gastric motility. 5. Intestino-intestinal reflex - cessation of intestinal motility upon excessive distention (adynamic ileus), or rough handling (surgery) or peritonitis (severe irritation) extraído, enquanto disponível, de:

41 Divisões do Sistema Nervoso Auônomo:
Parassimpática, Simpática e Entérica Veja mais sobre o Sistema Nervoso Autônomo na aula da Profa. Dra. Silvia M. Nishida UNESP-Botucatu

42 Modulação das atividades do Sistema Digestório pelo
S. N. Parassimpático e S. N. Simpático Veja mais sobre este assunto através de animações on-line em:

43 Modulação das atividades do Sistema Digestório pelo
S. N. Parassimpático e S. N. Simpático Veja mais sobre este assunto através de animações on-line em:

44 Modulação das atividades do Sistema Digestório:
PS e SP Principais características da inervação autonômica do trato gastrointestinal. Na maioria das funções, a influência do OS e do SP é de modulação das funções do TGI através dos neurônios do sistema nervoso entérico. Levy et al., 2006 “Berne e Levy: Princípios de Fisiologia”, 4ª Ed. Elsevier

45 DIVISÕES SIMPÁTICA E PARASSIMPÁTICA

46 INERVAÇÃO PARASSIMPÁTICA DO TGI
SOURCES: - medulla (vagus nerve) - sacral spinal cord  IMPORTANT: All fibers are preganglionic - the PS ganglia are in the wall. extraído, enquanto disponível, de:

47 INERVAÇÃO EXTRINSECA PARASSIMPÁTICA DO TGI
(...)- postganglionic fibers will synapse, separately, the excitatory and inhibitory neurones in the two gut wall plexi. extraído, enquanto disponível, de:

48 INERVAÇÃO EXTRÍNSECA SIMPÁTICA DO TGI
SOURCES: - thoracic and lumbar spinal cord (intermedio-lateral) horn. IMPORTANT: Preganglionic fibers stop in the prevertebral ganglia, from where the post-ganglionic fibers start towards the gut wall extraído, enquanto disponível, de:

49 INERVAÇÃO EXTRÍNSECA SIMPÁTICA DO TGI
(...) -functions - changes in the vasomotor tone, together with an overall inhibition of secretion and motility in the GIT. There are different types of post-ganglionic sympathetic fibers with different functions. extraído, enquanto disponível, de:

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

51 Aferências Sensoriais no TGI
A. Sensory output comes from a wide variety of CHEMO-RECEPTORS (e.g., pH-sensitive, aminoacid-sensitive, fat-sensitive, etc.) and MECHANO-RECEPTORS (e.g., stretch receptors) which are situated both in the MUCOSA and in the MUSCULAR LAYERS B. The SHORT-LOOP describes the circuit of sensory information which is confined to the GIT wall (i.e., sensory information reecived by the sensory neurones is sent, via the interneurones, to motor neurones within the 2 nervous plexi. The LONG-LOOP describes the circuit of information in which the afferent information is picked by by sympathetic and/or parasympathetic sensory fibers, relying the information to the CNS, and triggering responses which involve the autonomic nervous system extraído, enquanto disponível, de:

52 Transmissão sensorial envolvendo neurônios intrínsecos e extrínsecos
A transmissão da estimulação mecânica ou química na mucosa do tubo digestório pode ocorrer envolvendo tanto neurônios sensoriais intrínsecos (do SNE) quanto extrínsecos aos TGI. Estímulos mecânicos ou químicos na mucosa estimulam a secreção de serotonina (5-HT) ou outros mediadores parácrinos por células enterocromafins (EC). O aumento resultante dos mediadores bioativos na lâmina própria da mucosa pode ativar terminações de neurônios sensoriais intrínsecos e/ou extrínsecos, levando a alterações na motilidade, na secreção e na percepção. Extraído, enquanto disponível, de: Pathophysiology of the Enteric Nervous System ,Spiller and Grundy,

53 Sinais aferentes do TGI que trafegam através de fibras parassimpáticas e simpáticas
aferência sensorial relacionada aos reflexos de alça longa ex: 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) Veja mais sobre o SNE no livro disponível no “Google Livros” on-line: Furness, 2005

54 EXEMPLOS DE NEUROTRANSMISSORES OU NEUROMODULADORES
DO TGI DO TIPO “NANC” (NÃO-ADRENÉRGICO/NÃO-COLINÉRGICO): Nome ações fisiológicas ações fisiológicas VIP (peptídeo intestinal vasoativo) () contração (ou relaxa) músculos lisos do TGI e das arteríolas Encefalinas (met- e leu-encefalina) (+) tônus (ou contração) dos esfíncteres neuromoduladores: NO (óxido nítrico) NPY (neuropeptídeo Y) () contração (ou relaxa) músculos lisos da camada circular e dos esfíncteres GRP (peptídeo liberador de Gastrina) (+) liberação de Gastrina

55 Os três principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: neurócrino, parácrino e endócrino

56 EXEMPLO DE ESTIMULAÇÃO (MECÂNICA E/OU QUÍMICA) DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO:
A presença de alimento (“bolus”) na luz intestinal, estimula a secreção, pelas células enterocromafins, de serotonina (5-HT) que estimula as terminações sensoriais dos quimioreceptores do SNE que por sua vez, estimulam interneurônios que determinam os reflexos curtos ou longos, motores, secretores e/ou absortivos. Extraído do artigo: The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON, M. D. - Columbia University, 1999; extraído, quando disponível (2002) de:

57 Imunoreatividade à Substância P na mucosa (vilos do ID):
estão marcadas células neuroendócrinas e fibras nervosas células caliciformes

58 Os três principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal: neurócrino, parácrino e endócrino

59 Diagrama esquemático do TGI ilustrando onde os hormônios gastrointestinais estão concentrados e suas principais funções fisiológicas. 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 PYY3–36 (intestino grosso). Estes hormônios sinalizam para o sistema nervoso periférico e central, regulando assim, um grande número de processos biológicos. “Gut hormones and the regulation of energy homeostasis” Kevin G. Murphy and Stephen R. Bloom Nature 444, ,

60 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS HORMÔNIOS PEPTÍDEOS 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. Veja mais em:

61 estimulação pela CCK no ID
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. , 2002 SACIEDADE aferência vagal em resposta à estimulação de: -quimioceptores -mecanoceptores (distensão gástrica) aferência vagal em resposta à estimulação pela CCK no ID (efeito parácrino)