Fisiologia gastrointestinal - Gastrointestinal physiology

A fisiologia gastrointestinal é o ramo da fisiologia humana que trata da função física do trato gastrointestinal (GI) . A função do trato GI é processar alimentos ingeridos por meios mecânicos e químicos, extrair nutrientes e excretar resíduos. O trato gastrointestinal é composto pelo canal alimentar, que vai da boca ao ânus, bem como pelas glândulas associadas, substâncias químicas, hormônios e enzimas que auxiliam na digestão. Os principais processos que ocorrem no trato GI são: motilidade, secreção, regulação, digestão e circulação. O funcionamento e a coordenação adequados desses processos são vitais para manter uma boa saúde, proporcionando uma digestão e absorção eficazes de nutrientes.

Motilidade

O trato gastrointestinal gera motilidade usando subunidades de músculo liso ligadas por junções comunicantes . Essas subunidades disparam espontaneamente de forma tônica ou fásica. Contrações tônicas são aquelas contrações que são mantidas de vários minutos até horas de cada vez. Eles ocorrem nos esfíncteres do trato, bem como na parte anterior do estômago. O outro tipo de contração, denominado contrações fásicas, consiste em breves períodos de relaxamento e contração, ocorrendo na região posterior do estômago e no intestino delgado, e são realizadas pela muscular externa .

A motilidade pode ser hiperativa (hipermotilidade), levando a diarreia ou vômitos, ou hipoativa (hipomotilidade), levando à constipação ou vômito; ambos podem causar dor abdominal.

Estimulação

A estimulação para essas contrações provavelmente se origina nas células do músculo liso modificadas, chamadas células intersticiais de Cajal . Essas células causam ciclos espontâneos de potenciais de ondas lentas que podem causar potenciais de ação nas células musculares lisas. Eles estão associados ao músculo liso contrátil por meio de junções comunicantes. Esses potenciais de onda lenta devem atingir um nível limite para que o potencial de ação ocorra, após o que os canais de Ca 2+ no músculo liso se abrem e ocorre um potencial de ação. Como a contração é graduada com base na quantidade de Ca 2+ que entra na célula, quanto maior a duração da onda lenta, mais potenciais de ação ocorrem. Isso, por sua vez, resulta em maior força de contração do músculo liso. Tanto a amplitude quanto a duração das ondas lentas podem ser modificadas com base na presença de neurotransmissores , hormônios ou outra sinalização parácrina . O número de potenciais de ondas lentas por minuto varia de acordo com a localização no trato digestivo. Esse número varia de 3 ondas / min no estômago a 12 ondas / min nos intestinos.

Padrões de contração

Os padrões de contração GI como um todo podem ser divididos em dois padrões distintos, peristaltismo e segmentação . Ocorrendo entre as refeições, o complexo motor em migração é uma série de ciclos de ondas peristálticas em fases distintas começando com relaxamento, seguido por um nível crescente de atividade até um nível máximo de atividade peristáltica com duração de 5 a 15 minutos. Este ciclo se repete a cada 1,5–2 horas, mas é interrompido pela ingestão de alimentos. O papel desse processo é provavelmente limpar o excesso de bactérias e alimentos do sistema digestivo.

Peristaltismo

Animação de peristaltismo

O peristaltismo é um dos padrões que ocorrem durante e logo após uma refeição. As contrações ocorrem em padrões de onda que viajam por curtos comprimentos do trato GI de uma seção para a próxima. As contrações ocorrem diretamente atrás do bolo alimentar que está no sistema, forçando-o em direção ao ânus para a próxima seção relaxada do músculo liso. Esta seção relaxada então se contrai, gerando um movimento suave do bolo alimentar entre 2–25 cm por segundo. Esse padrão de contração depende de hormônios, sinais parácrinos e do sistema nervoso autônomo para uma regulação adequada.

Segmentação

A segmentação também ocorre durante e logo após uma refeição em pequenos comprimentos em padrões segmentados ou aleatórios ao longo do intestino. Este processo é realizado pelos músculos longitudinais relaxando enquanto os músculos circulares se contraem em seções alternadas, misturando assim o alimento. Essa mistura permite que as enzimas alimentares e digestivas mantenham uma composição uniforme, bem como garantam o contato com o epitélio para uma absorção adequada.

Secreção

Todos os dias, sete litros de líquido são secretados pelo sistema digestivo. Este fluido é composto de quatro componentes principais: íons, enzimas digestivas, muco e bile. Cerca de metade desses fluidos são secretados pelas glândulas salivares, pâncreas e fígado, que compõem os órgãos acessórios e as glândulas do sistema digestivo. O resto do líquido é secretado pelas células epiteliais GI.

Íons

O maior componente dos fluidos secretados são íons e água, que são primeiro secretados e, em seguida, reabsorvidos ao longo do trato. Os íons secretados consistem principalmente de H + , K + , Cl - , HCO 3 - e Na + . A água segue o movimento desses íons. O trato GI realiza esse bombeamento de íons usando um sistema de proteínas que são capazes de transporte ativo , difusão facilitada e movimento de íons de canal aberto. O arranjo dessas proteínas nos lados apical e basolateral do epitélio determina o movimento líquido de íons e água no trato.

H + e Cl - são secretados pelas células parietais no lúmen do estômago, criando condições ácidas com um pH baixo de 1. O H + é bombeado para o estômago ao ser trocado por K + . Este processo também requer ATP como fonte de energia; entretanto, o Cl - segue então a carga positiva no H + através de uma proteína de canal apical aberto.

HCO 3 - secreção ocorre para neutralizar as secreções de ácido que fazem o seu caminho para o duodeno do intestino delgado. A maior parte do HCO 3 - vem das células acinares pancreáticas na forma de NaHCO 3 em solução aquosa. Este é o resultado da alta concentração de HCO 3 - e Na + presente no duto criando um gradiente osmótico ao qual a água segue.

Enzimas digestivas

A segunda secreção vital do trato GI é a das enzimas digestivas que são secretadas na boca, estômago e intestinos. Algumas dessas enzimas são secretadas por órgãos digestivos acessórios, enquanto outras são secretadas pelas células epiteliais do estômago e do intestino. Enquanto algumas dessas enzimas permanecem embutidas na parede do trato GI, outras são secretadas em uma forma de pró - enzima inativa . Quando essas proenzimas atingem o lúmen do trato, um fator específico de uma determinada proenzima o ativa. Um excelente exemplo disso é a pepsina , secretada no estômago pelas células principais . A pepsina em sua forma secretada é inativa ( pepsinogênio ). Porém, ao atingir o lúmen gástrico, torna-se ativado em pepsina pela alta concentração de H +, tornando-se uma enzima vital para a digestão. A liberação das enzimas é regulada por sinais neurais, hormonais ou parácrinos. No entanto, em geral, a estimulação parassimpática aumenta a secreção de todas as enzimas digestivas.

Muco

O muco é liberado no estômago e no intestino e serve para lubrificar e proteger a mucosa interna do trato. É composto por uma família específica de glicoproteínas denominadas mucinas e geralmente é muito viscoso. O muco é feito por dois tipos de células especializadas denominadas células de muco no estômago e células caliciformes nos intestinos. Os sinais de maior liberação de muco incluem inervações parassimpáticas, resposta do sistema imunológico e mensageiros do sistema nervoso entérico.

Bile

A bile é secretada no duodeno do intestino delgado através do ducto biliar comum . É produzido nas células do fígado e armazenado na vesícula biliar até a liberação durante uma refeição. A bile é formada por três elementos: sais biliares , bilirrubina e colesterol. A bilirrubina é um produto residual da degradação da hemoglobina. O colesterol presente é secretado com as fezes. O componente de sal biliar é uma substância ativa não enzimática que facilita a absorção da gordura ao auxiliá-la na formação de uma emulsão com água devido ao seu caráter anfotérico . Esses sais são formados nos hepatócitos a partir dos ácidos biliares combinados com um aminoácido . Outros compostos, como os resíduos da degradação de drogas, também estão presentes na bile.

Regulamento

O sistema digestivo possui um sistema complexo de regulação da motilidade e secreção, vital para o funcionamento adequado. Esta tarefa é realizada por meio de um sistema de reflexos longos do sistema nervoso central (SNC), reflexos curtos do sistema nervoso entérico (ENS) e reflexos dos peptídeos GI trabalhando em harmonia uns com os outros.

Reflexos longos

Os reflexos longos para o sistema digestivo envolvem um neurônio sensorial enviando informações ao cérebro, que integra o sinal e, em seguida, envia mensagens ao sistema digestivo. Em algumas situações, a informação sensorial vem do próprio trato GI; em outros, as informações são recebidas de outras fontes além do trato GI. Quando ocorre a última situação, esses reflexos são chamados de reflexos feedforward. Este tipo de reflexo inclui reações aos alimentos ou efeitos desencadeantes de perigo no trato gastrointestinal. As respostas emocionais também podem desencadear a resposta GI, como o friozinho na barriga quando está nervoso. Os reflexos feedforward e emocionais do trato gastrointestinal são considerados reflexos cefálicos .

Reflexos curtos

O controle do sistema digestivo também é mantido pela ENS, que pode ser considerada um cérebro digestivo que pode ajudar a regular a motilidade, a secreção e o crescimento. A informação sensorial do sistema digestivo pode ser recebida, integrada e posta em prática apenas pelo sistema entérico. Quando isso ocorre, o reflexo é denominado reflexo curto. Embora possa ser o caso em várias situações, a ENS também pode funcionar em conjunto com o CNS; as aferências vagais das vísceras são recebidas pela medula, as eferentes são afetadas pelo nervo vago . Quando isso ocorre, o reflexo é denominado reflexo vagovagal . O plexo mioentérico e o plexo submucoso estão localizados na parede intestinal e recebem sinais sensoriais do lúmen do intestino ou do SNC.

Peptídeos gastrointestinais

Para obter mais informações, consulte Hormônio gastrointestinal

Os peptídeos GI são moléculas sinalizadoras liberadas no sangue pelas próprias células GI. Eles agem em uma variedade de tecidos, incluindo o cérebro, órgãos acessórios digestivos e o trato gastrointestinal. Os efeitos variam desde efeitos excitatórios ou inibitórios na motilidade e secreção até sensações de saciedade ou fome quando atuam no cérebro. Esses hormônios se enquadram em três categorias principais, as famílias gastrina e secretina , com a terceira composta por todos os outros hormônios, ao contrário dos das outras duas famílias. Mais informações sobre os peptídeos GI estão resumidas na tabela abaixo.

Informações gerais sobre o peptídeo GI
Secretado por Alvo Efeitos na secreção endócrina Efeitos na secreção exócrina Efeitos na motilidade Outros efeitos Estímulo para liberação
Gastrin Células G no estômago Células ECL; células parietais Nenhum Aumenta a secreção de ácido, aumenta o crescimento do muco Estimula a contração gástrica Nenhum Peptídeos e aminoácidos no lúmen; peptídeo liberador de gastrina e ACh nos reflexos nervosos
Colecistoquinina (CCK) Células endócrinas I do intestino delgado; neurônios do cérebro e intestino Vesícula biliar, pâncreas, músculo liso gástrico Nenhum Estimula a secreção de enzimas pancreáticas e HCO3- Estimula a contração da vesícula biliar; inibe o esvaziamento do estômago Saciedade Ácidos graxos e alguns aminoácidos
Secretin Células S endócrinas do intestino delgado Pâncreas, estômago Nenhum Estimula a secreção pancreática e hepática de HCO3-; inibe a secreção de ácido; crescimento pancreático Estimula a contração da vesícula biliar; Inibe o esvaziamento do estômago Nenhum Ácido no intestino delgado
Peptídeo inibitório gástrico Células endócrinas K do intestino delgado Células beta do pâncreas Estimula a liberação de insulina pancreática Inibe a secreção de ácido Nenhum Saciedade e metabolismo lipídico Glicose, ácido graxo e aminoácidos no intestino delgado
Motilin Células endócrinas M no intestino delgado Músculo liso do estômago e duodeno Nenhum Nenhum Estimula a migração do complexo motor Ação no cérebro, estimula o complexo motor migratório Jejum: liberação cíclica a cada 1,5–2 horas por estímulo neural
Peptídeo-1 semelhante ao glucagon Células endócrinas no intestino delgado Pâncreas endócrino Estimula a liberação de insulina; inibe a liberação de glucagon Possivelmente inibe a secreção de ácido Retarda o esvaziamento gástrico Saciedade; várias funções do CNS Refeições mistas de gorduras e carboidratos

Digestão

Circulação esplâncnica

links externos

Notas e referências