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FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO
Esta apresentação e outros materiais relacionados
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
lthttp//www.cristina.prof.ufsc.brgt. Acesso em
(coloque a data aqui)
2
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

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FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO

• Introdução
• Conceitos gerais

4
Para quê precisamos comer?
Para a reposição de água, substratos energéticos,
vitaminas e sais minerais.
5
Mas porque comemos de tempos em tempos...
... reservamos substratos energéticos.
6
Tais reservas energéticas são armazenadas como
formas complexas TRIGLICERÍDEOS (ácidos graxos
e glicerol) GLICOGÊNIO HEPÁTICO E MUSCULAR
(glicose/lactato) PROTEÍNAS (aas glicogênicos)
7
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)
8
Portanto, a ingestão de formas complexas...
...exige a digestão de formas complexas e
por/para isso...
...temos um Sistema Digestório tão complexo e
eficiente.
9
FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO

• Introdução
• Conceitos gerais
• Os órgãos e estruturas relacionados à digestão

10
Os órgãos relacionados à digestão
Modificado de Vander, Sherman Luciano, 2002,
(apresentação extraída, enquanto disponível, de
http//www.biocourse.com )
11
O tubo digestório e suas principais estruturas
Extraído de Vander, Sherman Luciano, 2002,
(apresentação extraída, enquanto disponível, de
http//www.biocourse.com )
12
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 )
13
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/1999/0
7/gershon.htm - http//www.ncbi.nlm.nih.gov/pub
med/10418549?logactivity
14
FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO

• Introdução
• Conceitos gerais
• Os órgãos e estruturas relacionados à digestão
• As grandes funções do Sistema Digestório

15
As grandes funções do Sistema Digestório Motilida
de, secreção, digestão, absorção e defecação.
Aires, 2012
16
As grandes funções do Sistema Digestório Motilida
de, 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
17
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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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

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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
20
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.
21
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
22
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.
23
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
24
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
25
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
26
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
27
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
28
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
29
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.ht
m - http//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10418549
?logactivity
30
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
31
Regulação neurócrina das funções do TGI
Inervação intrínseca o sistema nervoso entérico
(SNE)
Veja mais sobre este assunto através de animações
em hipermídia, on-line e gratuitas, em
Interactive Physiology (website seguro)
http//www.interactivephysiology.com/login/digestd
emo/systems/buildframes.html?digestive/contdig/01
32
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/arti
cle/pii/S0889855307000635 Caso interesse,
solicite uma cópia em pdf.
33
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_hom
eostase/pocock_richards_2009_oup_cellsandtissues_c
ap6.pdf
34
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).
35
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.htmanchor225964
36
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
37
Regulação neurócrina das funções do TGI
Neurônios motores do SNA liberam seus
neurotransmissores nas varicosidades
varicosidades
varicosidades
http//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S
1546509810030086
38
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
39
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
40
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) Barrs The
Human Nervous System an Anatomical Viewpoint
7th ed., Philadelphia, Lippincott, Willians
Wilkins
41
Regulação neurócrina das funções do TGI
O Parassimpático e o Simpático modulam as
atividades do tudo digestório através do S.N.
Entérico
Aires, 2012
42
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
43
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., 1998.
Extraído de Furness, 2004. Caso interesse, Ssaiba
mais sobre o SNE nesta revisão
44
DIVISÕES SIMPÁTICA E PARASSIMPÁTICA
45
INERVAÇÃO EXTRÍNSECA DO TGI
Clique e realize esta animação em uma página à
parte...
Extraído, enquanto disponível, de
http//www.mmi.mcgill.ca/mmimediasampler2002/
46

• 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.

47
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.
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)
48
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

49
FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO
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• Movimentos observados no trato gastrointestinal
  (TGI)
• Secreções do TGI
• Digestão e absorção dos principais nutrientes de
  uma dieta ideal