Transcript Regulação neurócrina das funções do TGI

FISIOLOGIA DO SISTEMA
DIGESTÓRIO
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estão disponíveis nas páginas dedicadas às
disciplinas de Graduação em meu WEBsite:
www.cristina.prof.ufsc.br
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
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: <http://www.cristina.prof.ufsc.br>. Acesso em:
(coloque a data aqui)
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
FISIOLOGIA DO SISTEMA
DIGESTÓRIO
•Introdução
•Conceitos gerais
Para quê
precisamos
comer?
Para a reposição de
água, substratos
energéticos,
vitaminas e sais
minerais.
Mas porque
comemos de tempos
em tempos...
... reservamos
substratos
energéticos.
Tais reservas energéticas são armazenadas
como formas complexas:
TRIGLICERÍDEOS (ácidos graxos e glicerol)
GLICOGÊNIO HEPÁTICO E MUSCULAR
(glicose/lactato)
PROTEÍNAS (aas glicogênicos)
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)
Portanto, a ingestão de
formas complexas...
...exige a digestão de
formas complexas e
por/para isso...
...temos um Sistema
Digestório tão
complexo e eficiente.
FISIOLOGIA DO SISTEMA
DIGESTÓRIO
•Introdução
•Conceitos gerais
•Os órgãos e estruturas relacionados à
digestão
Os órgãos relacionados à digestão
Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, (apresentação extraída, enquanto disponível, de: http://www.biocourse.com )
O tubo digestório e suas principais estruturas
Extraído de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, (apresentação extraída, enquanto disponível, de: http://www.biocourse.com )
O tubo digestório e suas principais estruturas
Os vilos do
intestino
delgado
Modificado de: Vander, Sherman & Luciano, 2002, (apresentação extraída, enquanto disponível, de: http://www.biocourse.com )
O tubo digestório e suas principais estruturas
Adaptado de Gershon e Erde, 1981. Figura extraída e modificada de: The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON,
M. D. - Columbia University, 1999; extraído, enquanto disponível (2002) de: http://www.hosppract.com/issues/1999/07/gershon.htm
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10418549?log$=activity
FISIOLOGIA DO SISTEMA
DIGESTÓRIO
•Introdução
•Conceitos gerais
•Os órgãos e estruturas relacionados à
digestão
•As grandes funções do Sistema
Digestório
As grandes funções do Sistema Digestório:
Motilidade, secreção, digestão, absorção e defecação.
Aires, 2012
As grandes funções 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
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
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
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
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.
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
SGLT-1
(luminal)
GLUT-2
(basolateral)
cél. enterocromafim
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
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.
Célula enteroendócrina (céll “G”),
secretora de Gastrina Boston Univ./Medical Histology
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
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 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, 854-859, 2006.
http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7121/fig_tab/nature05484_F2.html
Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal:
ENDÓCRINO
Nome
GASTRINA
(estômago)
GHRELINA
estímulo para liberação
ação(ões) fisiológica(s)
peptídeos, aas e
distensão gástrica
Estimula a secreção ácida
restrição calórica
(antro gástrico e ID)
SECRETINA
(ID)
acidez duodenal
CCK-PZ
(colecistoquinina)
(ID)
ácidos graxos e aas
no ID
GIP
glicose e ácidos graxos
no ID
(peptídeo insulinotrópico
glicose-dependente-ID)
estimula a secreção de GH
estimula a ingestão de alimento
secreção de HCO3- pancreático
(ductos)
contração da vesícula biliar,
secreção de enzimas
pancreáticas (ácinos)
inibe a ingestão de alimento
estimula a secreção de insulina
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…
Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal:
INTERAÇÃO DO SISTEMA MERVOSO COM O ENDÓCRINO E/OU PARÁCRINO NO
SISTEMA GASTROINTESTINAL
Aires, 2012
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
Os principais mecanismos de transmissão de sinais no trato gastrointestinal:
Regulação
neurócrina das
funções do TGI
Role of interstitial cells of Cajal in neural control of gastrointestinal
smooth muscles. Ward, Sanders e Hirst 2004
Regulação neurócrina das funções do TGI
Inervação intrínseca: o sistema nervoso entérico (SNE)
“...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 e modificada de: The Enteric Nervous System: A Second Brain, GERSHON, M. D. Columbia University, 1999; extraído, enquanto disponível (2002) de:
http://www.hosppract.com/issues/1999/07/gershon.htm
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10418549?log$=activity
Regulação neurócrina das funções do TGI
Inervação intrínseca: o sistema nervoso entérico (SNE)
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)
Veja mais sobre este assunto através de animações em hipermídia, online e gratuitas, em “Interactive Physiology” (website seguro):
http://www.interactivephysiology.com/login/digestdemo/systems/buildframes.html?dig
estive/contdig/01
Regulação neurócrina das funções do TGI
Tipos de neurônios (SNE) e outras células encontrados no TGI
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) http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889855307000635 Caso interesse, solicite uma cópia em pdf.
Regulação neurócrina das funções do TGI
Neurônios (e fibras nervosas) em um gânglio intramural do SNE.
Extraído de: Pocock & Richards, 2009: http://www.cristina.prof.ufsc.br/v2/equilibrio_homeostase/pocock_richards_2009_oup_cellsandtissues_cap6.pdf
Regulação neurócrina das funções do TGI
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
Neurônios motores podem ser excitatórios ou inibitórios
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: http://medweb.bham.ac.uk/research/toescu/Teaching/GIT/OutlineDetailsMeds.htm#anchor225964
Regulação neurócrina das funções do TGI
Micrografia eletrônica de varredura do plexo mientérico do intestino delgado
de rato
*
Células
intersticiais
de Cajal
(ICC)
célula
muscular
lisa
(fibras
verticais)
gânglio
gânglio
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.
Extraído de “Neuromuscular transmission in the gastrointestinal tract”
Regulação neurócrina das funções do TGI
Neurônios motores do SNA liberam seus neurotransmissores nas varicosidades
varicosidades
varicosidades
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1546509810030086
Regulação neurócrina das funções do TGI
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.
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
Regulação neurócrina das funções do TGI
MODELO CONCEITUAL SIMPLIFICADO DO SISTEMA NERVOSO ENTÉRICO E A REGULAÇÃO DAS
FUNÇÕES DO TGI
modificado de: http://library.med.utah.edu/physio/5200GI_lectures/motility.swf
Regulação neurócrina das funções do TGI
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; 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
Regulação neurócrina das funções do TGI
O Parassimpático e o Simpático modulam as atividades do tudo digestório
através do S.N. Entérico
Aires, 2012
Regulação neurócrina das funções do TGI
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
Sinais aferentes (sensoriais) do TGI trafegam através de fibras
parassimpáticas e simpáticas
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)
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.,
Extraído de Furness, 2004. Caso interesse, Ssaiba mais sobre o SNE nesta revisão
1998.
DIVISÕES SIMPÁTICA E PARASSIMPÁTICA
INERVAÇÃO EXTRÍNSECA DO TGI
Clique e realize esta
animação em uma
página à parte...
Extraído, enquanto disponível, de http://www.mmi.mcgill.ca/mmimediasampler2002/
Revise os principais conceitos sobre os
Nervos Cranianos,
incluindo o VAGO (X) 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.
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 extragastrointestinais 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.
http://endotext.org/obesity , 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)
Fisiologia do Sistema Digestório
Veja animações on-line sobre o assunto:
Encontre mais recursos em:
- Vídeos educativos da UFRJ-NUTES, disponíveis no YouTube na página do
Prof. Leopoldo DeMeis, dentre eles: "O trânsito digestivo"
- Portal do livro “Hole's Human Anatomy & Physiology (Shier et al., 2009), 12th
Edition: Digestive System e Nutrition and Metabolism
- WEBsite da Profa. Cristina: “Material Didático”/”Sistema Digestório”
FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO
Títulos das demais apresentações
disponíveis:
•Introdução ao estudo do sistema
digestório (SD)
•Movimentos observados no trato
gastrointestinal (TGI)
•Secreções do TGI
•Digestão e absorção dos principais
nutrientes de uma dieta ideal