Fisiologia do Sistema Digestório e aplicações clínicas

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: <http://www.cristina.prof.ufsc.br>. 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 2007. 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 clínicasrelacionadas 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 clínicasrelacionadas 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. Interdigestive Cycles Phases II III I III Contraction of reservoir Stomach Phase III Pylorus Forceful peristaltic waves Duodenum Accumulation of residues of chyme Jejunum Aboral migration Phase II Ileum Phase I Motilidade durante o jejum: complexo migratório mioelétrico (CMM, estômago  Int. Grosso) ocorre durante a Fase III dos ciclos interdigestivos 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) http://www.wzw.tum.de/humanbiology/data/motility/34/?alt=english

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. 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). http://www.wzw.tum.de/humanbiology/data/motility/34/?alt=english

11. Movimentos do intestino delgado durante a alimentação: peristálticos (ou propulsivos) e de mistura (segmentares) extraído, enquanto disponível, de: http://medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/OverviewGITY2.html

12. Videofluoroscopia de movimentosperistálticosdo intestino delgadode cãoapós 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) http://www.wzw.tum.de/humanbiology/data/motility/34/?alt=english

13. Videofluoroscopia de movimentos segmentaresdo intestino delgado de cão após injeção de substância contrastante. Movimentos segmentares do jejuno Repare que o bolo alimentar flui e reflui num mesmo segmento http://www.wzw.tum.de/humanbiology/data/motility/34/?alt=english

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 http://www.physio.unr.edu/ICC/gallery/LES-1.htmUniversity 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., 2002. 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. http://www.vh.org/adult/provider/internalmedicine/motilitygastro/3.html

20. REGULAÇÃO DOS MOVIMENTOS DO TGI SISTEMA NERVOSO CENTRAL PARASSIMPÁTICO neurônios sensoriais neurônios motores interneurônios circuitos reflexos inibidores neurônios sensoriais padrões contráteis excitadores programas motores Sistemas efetores SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO receptores CCK 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: http://medstat.med.utah.edu/physio/5200GI_lectures/index.html

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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: http://www.uihealthcare.com/news/currents/vol4issue2/celiacdiseae.html

33. 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. http://www.pathology.vcu.edu/education/gi/lab2.c.html

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. 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 clínicasrelacionadas 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. 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. Área total do intestino delgado: 200m2 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

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. http://www.mc.vanderbilt.edu/histology/index.php?page=searchresult&category_name=intestine&cur_type=1

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 http://coo.med.rug.nl/colleges/nieuwenhuis/mdk/25.85.html

45. DISTRIBUIÇÃO DOS PEPTÍDEOS GASTROINTESTINAIS NO TGI PEPTÍDEOS ENDÓCRINOS E PARÁCRINOS

46. ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS HORMÔNIOS DO ID PEPTÍDEOS ENDÓCRINOS GASTROINTESTINAIS extraído, enquanto disponível, de: http://human.physiology.arizona.edu/

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

48. 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 Sistemas efetores SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO receptores CCK e Secretina 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: http://medstat.med.utah.edu/physio/5200GI_lectures/index.html

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