Fisiologia do Sistema Digest

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Fisiologia do Sistema Digestório relacionada à
Clínica MédicaIntegrante da MED7017
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 relacionada à Clínica Médica.
Disponível em lthttp//www.cristina.prof.ufsc.brgt.
Acesso em (coloque a data aqui)
2
Assuntos Conceitos gerais sobre a regulação das funções do TGI
Movimentos do TGI
Fisiologia da secreção ácida gástrica
Fisiologia da absorção e secreção de água e eletrólitos
Digestão e absorção dos principais nutrientes
Fisiologia da defecação
Fisiologia das secreções pancreáticas
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Profa. Dra. Cristina Maria Henrique Pinto Profa.
Associada II do Depto. Ciências
Fisiológicas CCB-UFSC
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Conceitos gerais sobre a regulação das funções do
TGI
4
Os cinco processos básicos do Sistema
Digestório Motilidade, digestão, secreção,
absorção e excreção.
Mas como é possível organizar e regular/modular
tais processos de maneira eficiente?
EXCREÇÃO
Fisiologia Humana Silverthorn, 2010 Ed. Artmed
5
Conceitos gerais sobre a regulação das funções do
TGI
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
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal NEURÓCRINO
A regulação das funções é realizada através de
neurônios que liberam/secretam seus
neurotransmissores em sinapses ou, mais
difusamente, nas varicosidades.
Role of interstitial cells of Cajal in neural
control of gastrointestinal smooth muscles. Ward,
Sanders e Hirst 2004
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal PARÁCRINO
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.
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal PARÁCRINO
Percepção visceral transdução sensorial em
aferentes viscerais
luz do ID
lâmina própria
céls. da mucosa
terminação nervosa aferente primária
co-transportador
cél. enterocromafim
SGLT-1 (luminal)
GLUT-2 (basolateral)
principal consequência inibição temporária do
esvaziamento gástrico (reflexo enterogástrico
e/ou vago-vagal)
A working model showing how luminal hexoses
signal to primary afferents. GLUT, glucose
transporter SGLT, sodium-glucose cotransporter
5-HT, serotonin. from   Raybould, 2002
9
Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal ENDÓCRINO
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.
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal ENDÓCRINO
Hormônios gastrointestinais 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 PYY336 (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, 854-859, 2006.
http//www.nature.com/nature/journal/v444/n7121/fi
g_tab/nature05484_F2.html
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal ENDÓCRINO
Nome estímulo para liberação ação(ões) fisiológica(s)
GASTRINA (estômago) peptídeos, aas e distensão gástrica Estimula a secreção ácida
GHRELINA (antro gástrico e ID) restrição calórica estimula a secreção de GH estimula a ingestão de alimento
SECRETINA (ID) acidez duodenal secreção de HCO3- 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
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal
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
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal 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
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal 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
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Os principais mecanismos de transmissão de sinais
no trato gastrointestinal 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
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PRINCÍPIOS DE TRANSMISSÃO DE SINAIS NO TGI
Mecanismos de transmissão de sinais no TGI

• Neurócrino
• Sistema Nervoso Autônomo
• Sistema Nervoso Entérico
• Sistema Nervoso Parassimpático
• Sistema Nervoso Simpático

http//medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/
GIT/OutlineDetailsMeds.htmanchor225964
17
Inervação autonômica do TGI SNE, SNPS e SNSP Na
maioria das vezes, as influências do SNPS e do
SNSP são de modulação das atividades dos
neurônios do SNE.
Levy et al., 2006 Berne e Levy Princípios de
Fisiologia, 4ª Ed. Elsevier
18
Inervação autonômica do TGI SNE, SNPS e SNSP Na
maioria das vezes, as influências do SNPS e do
SNSP são de modulação das atividades dos
neurônios do SNE.
Levy et al., 2006 Berne e Levy Princípios de
Fisiologia, 4ª Ed. Elsevier
19
Inervação autonômica do TGI SNE, SNPS e SNSP Na
maioria das vezes, as influências do SNPS e do
SNSP são de modulação das atividades dos
neurônios do SNE.
Levy et al., 2006 Berne e Levy Princípios de
Fisiologia, 4ª Ed. Elsevier
20
O SPS e o SSP modulam as atividades do SNE
Veja mais sobre este assunto através de animações
online em http//www.interactivephysiology.com/l
ogin/digestdemo/systems/buildframes.html?digestive
/contdig/01
21
O SPS e o SSP modulam as atividades do SNE
Veja mais sobre este assunto através de animações
online em http//www.interactivephysiology.com/l
ogin/digestdemo/systems/buildframes.html?digestive
/contdig/01
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O SNPS (via vago, p.ex.) influencia as atividades
do TGI através dos neurônios do SNE
A ativação vagal estimula múltiplas respostas
celulares via neurotransmissores
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PRINCÍPIOS DE TRANSMISSÃO DE SINAIS NO TGI
Mecanismos de transmissão de sinais no trato
gastrointestinal

• Neurócrino
• Sistema Nervoso Autônomo
• Sistema Nervoso Entérico
• Tipos de neurônios sensoriais,
  interneurônios e motoneurônios
• Tipos de neurotransmissores Ach e NANCs
• Sistema Nervoso Parassimpático
• Sistema Nervoso Simpático

http//medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/
GIT/OutlineDetailsMeds.htmanchor225964
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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 51, 1980.)
Veja mais sobre o SNE no livro disponível no
Google Livros on-line Furness, 2005
25
O SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO
Neurônios (e fibras nervosas) em um gânglio
intramural do SNE.
Extraído de Pocock Richards, 2009
http//www.cristina.prof.ufsc.br/v2/equilibrio_hom
eostase/pocock_richards_2009_oup_cellsandtissues_c
ap6.pdf
26
O tubo digestório e a inervação intrínseca e
extrínseca
Modificado do artigo The Enteric Nervous System
A Second Brain, GERSHON, M. D. 1999
27
O SNE contém milhões de neurônios (gt100),
superando a medula espinhal
Mawe, 2007 http//www.the-aps.org/education/refres
her/GIPhysiology.htm
Guinea pig myenteric plexus 2x3 mm region PGP
9.5
28
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)
29
Enteric nervous system and developmental
abnormalities in childhood Thambipillai Sri Paran
Æ Udo Rolle Æ Prem Puri Paran et al., 2006
30
ALTERAÇÕES NEUROQUÍMICAS DO S.N.E. ESTÃO
ASSOCIADAS A PATOLOGIAS EM HUMANOS
Patologias Alterações do SNE associadas
Crohn's disease (doença inflamatória intestinal, DII) Increase in submucosal VIP neurones (...) increase in myenteric VIP, NOS and PACAP neurones in afflicted region (...)
Ulcerative colitis (doença inflamatória intestinal, DII) Increase in myenteric SP neurones in inflamed and noninflamed region (...)
Diverticular disease (cólon) Decrease in ChAT activity in fibers of muscle motor neurones
Severe IBS (Síndrome do intestino irritável) neuronal degeneration, increased intraganglionic lymphocytes
Slow transit constipation increase in myenteric NOS, VIP and PACAP neurones (...)
Achalasia Decrease of intrinsic nerves including NOS (VIP/PACAP) in constricted and dilated portion of oesophagus (...)
Hirschsprung (aganglionose) Loss of enteric neurones
Hypertrophic pylorus stenosis Decrease in myenteric NOS, VIP, CGRP and SP nerves
Diabetes Decrease in NOS, VIP, PACAP fibers and increase in SP fibres in the jejunum
Chagas Decreased neurones in rectum and small bowel
Parkinson Decrease in myenteric dopamine neurones

The human enteric nervous system. Schemann.
Neunlist, 2004 para uma revisão breve, veja De
Giorgio et al., 2004 Neurogastroenterology
Motility, 16, 143-147, 2004
31
SISTEMA NERVOSO CENTRAL
MODELO CONCEITUAL DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A
REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI
SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO PS e SP
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
Sistemas efetores
SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO
modificado de http//library.med.utah.edu/physio/
5200GI_lectures/motility.swf
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MODELO CONCEITUAL DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A
REGULAÇÃO DAS FUNÇÕES DO TGI
SISTEMA NERVOSO CENTRAL
SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO PS e SP
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
Sistemas efetores
SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO
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 http//library.med.utah.edu/physio/
5200GI_lectures/motility.swf
33
Sinais aferentes neurócrinos do TGI
aferência sensorial relacionada aos reflexos de
alça curta (reflexos locais)
34
Sinais aferentes neurócrinos do TGI
aferência sensorial relacionada aos reflexos de
alça longa ex relaxamento receptivo gástrico e
reflexo gastrocólico
aferência sensorial relacionada aos reflexos de
alça curta (reflexos locais)
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Percepção visceral transdução sensorial em
aferentes viscerais
luz do ID
lâmina própria
céls. da mucosa
terminação nervosa aferente vagal (reflexos
vago-vagais)
ac. graxos livres e monoacilgliceróis
linfa d. lacteais
principais consequências ? o esvaziamento
gástrico (reflexo vago-vagal), ? secreção
pancreática e biliar (efeitos da CCK) e ? a
ingestão alimentar
Diagrammatic representation of the effects of
ingestion of free fatty acids on the visceral
afferent nervous system. The chylomicron products
are thought to signal to vagal afferent nerve
terminals. CCK, cholecystokinin. from  
Raybould, 2002
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Sinais aferentes neurócrinos do TGI
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)
Furness et al., 2004
37
Exemplos de neurônios eferentes do sistema
nervoso entérico neurônios motores estimulam ou
inibem a contração muscular
http//medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/
GIT/OutlineDetailsMeds.htmanchor219993
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Exemplos de neurônios eferentes do sistema
nervoso entérico neurônios secretomotores
estimulam ou inibem as secreções e v. sang.
http//medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/
GIT/OutlineDetailsMeds.htmanchor219993
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Exemplo de reflexos intrínsecos envolvendo os 3
tipos de neurônios regulação da peristalse (veja
legenda no próximo slide)
Benarroch Neurology, Volume 69, 2007.p.
1953-1957
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Figure Schematic representation of some of the
connections involved in local enteric reflexes.
Local distension of the intestinal wall,
distortion of the mucosa, and chemical contents
in the lumen activates intrinsic primary afferent
neurons (IPANs) located in both the submucosal
plexus and myenteric plexus. The IPANS project
both in oral and anal directions to make synapses
with interneurons, motor neurons, and other
sensory neurons within the ENS. The peristaltic
reflex includes an ascending excitatory reflex
mediated by myenteric motor neurons that utilize
acetylcholine (ACh) and substance P (SP) and
elicit contraction of the circular or
longitudinal smooth muscles located orally to the
site of stimulation. The descending inhibitory
reflex involves inhibitory motor neurons that
utilize nitric oxide (NO), vasoactive intestinal
polypeptide (VIP), neuropeptide Y (NPY), and
adenosine triphosphate (ATP) in various
combinations and elicit relaxation of the
circular muscle and longitudinal muscle located
anally to the site of stimulation. The
peristaltic reflex is coordinated by the action
of cholinergic interneurons that receive inputs
from IPANs and project to either the excitatory
or the inhibitory motoneurons. Secretomotor and
vasodilator reflexes are mediated by neurons
located in the submucosal plexus that release
ACh, VIP, or NO. From   Benarroch Neurology,
Volume 69(20).November 13, 2007.1953-1957 caso
interesse, solicite cópia)
41
Reflexos longos do TGI
3. LONG-RANGE REFLEXES - altogether different
types of reflexes 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)
http//medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/
GIT/OutlineDetailsMeds.htmanchor225964
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Assuntos Conceitos gerais sobre a regulação das funções do TGI
Movimentos do TGI
Fisiologia da secreção ácida gástrica
Fisiologia da absorção e secreção de água e eletrólitos
Digestão e absorção dos principais nutrientes
Fisiologia da defecação
Fisiologia das secreções pancreáticas
Profa. Dra. Cristina Maria Henrique Pinto Profa.
Associada II do Depto. Ciências
Fisiológicas CCB-UFSC