Sinalização Neuronal e Hormonal Gastrointestinal

Visão Geral da Fisiologia do Trato Gastrointestinal

Funções do trato gastrointestinal (GI)

O sistema GI trabalha constantemente para atender às necessidades energéticas. Para atingir este objetivo, o sistema GI tem várias funções principais:

• Digestão de nutrientes complexos:
  • Mecânica
  • Química
• Absorção de nutrientes e água (a sua função crítica)
• Secreção de:
  • Enzimas digestivas
  • Líquido lubrificante
  • Moléculas de sinalização
• Motilidade e armazenamento: move o material digestivo pelo trato GI nas alturas apropriadas
• Excreção de resíduos

Estruturas anatómicas e respetivas funções

• Faringe:
  • Boca e dentes: digestão mecânica
  • Glândulas salivares: digestão química, lubrificação
• Esófago: motilidade/transporte para o estômago
• Estômago:
  • Mistura os alimentos (digestão mecânica)
  • Secreta ácido e enzimas para auxiliar na digestão química e esterilização
  • Atua como reservatório (armazenamento); liberta o quimo no intestino delgado a um ritmo controlado
• Intestino delgado (duodeno, jejuno e íleo):
  • Recebe o conteúdo do estômago e neutraliza a acidez
  • Recebe as secreções do fígado, vesícula biliar e pâncreas para auxiliar na digestão química
  • Absorção de nutrientes
  • Motilidade
• Intestino grosso (cego, cólon):
  • Absorção de água
  • Motilidade
• Reto e canal anal: excreção
• Estruturas associadas:
  • Fígado: metabolismo, sintetiza a bílis (“detergente” usado na digestão das gorduras)
  • Vesícula biliar e sistema de ductos biliares: armazena e secreta a bílis
  • Pâncreas: secreta enzimas digestivas

Controlo Autónomo do Trato GI

O controle autônomo do trato GI depende dos sistemas nervosos entérico, parassimpático e simpático.

Sistema nervoso entérico (SNE)

Porção especializada do sistema nervoso autónomo localizada dentro das paredes do trato GI.

• Consiste em:
  • Plexo de Meissner (também chamado plexo submucoso):
    • Localizado na submucosa
    • Controla a muscular da mucosa (independente da camada muscular dos intestinos)
  • Plexo de Auerbach (também chamado plexo mioentérico):
    • Localizado na muscular, entre as camadas circular e longitudinal
    • Inclui neurónios motores e sensoriais
    • Fornece informação motora para o músculo liso → gera contrações
    • Recebe estímulos sensoriais de quimiorrecetores e mecanorrecetores e coordena as respostas apropriadas (geralmente como reflexo)
  • Células intersticiais de Cajal (ICCs, pela sigla em inglês):
    • Células pacemaker Pacemaker A device designed to stimulate, by electric impulses, contraction of the heart muscles. It may be temporary (external) or permanent (internal or internal-external). Bradyarrhythmias especializadas, localizadas na muscular
    • Geram a onda lenta de contração do músculo liso, responsável pela motilidade GI basal
• Função: controlo local da função GI
  • Controla o peristaltismo: contrações coordenadas em forma de onda que movem o material digestivo através do trato, em última análise, em direção ao reto
  • Segmentação: a contração muscular circular permite a mistura de material alimentar para auxiliar na absorção
  • Estimula a secreção de hormonas reguladoras e neurotransmissores (ver secções abaixo)
• O SNE geralmente não atua isoladamente; recebe informação de:
  • Nervo vago (parassimpático, estimulador)
  • Gânglios pré-vertebrais (simpáticos, inibitórios)
• Mecanismos de controlo:
  • As fibras parassimpáticas ou simpáticas fazem sinapse com os neurónios motores mioentéricos → ajustam a sua atividade
  • Os neurónios motores mioentéricos fazem sinapse com as ICCs → as ICCs ajustam a taxa de ondas de disparo/contração
  • As células musculares lisas comunicam o sinal através de junções comunicantes

Sistema nervoso parassimpático (SNP)

• Ativa a função GI
• Efeitos da sinalização parassimpática:
  • ↑ Motilidade GI
  • ↑ Secreções GI
  • ↑ Fluxo sanguíneo
  • ↓ Contração dos esfíncteres gastrointestinais (permite que o alimento se mova pelo trato GI)
• Nervos:
  • Nervo facial (nervo craniano (NC) VII): controla as glândulas salivares
  • O nervo glossofaríngeo (NC IX) controla:
    • Língua
    • Orofaringe
    • Esófago superior
  • O nervo vago (NC X) controla:
    • Esófago inferior
    • Estômago
    • Pâncreas
    • Intestino delgado
    • Parte do intestino grosso
  • Nervos pélvicos:
    • Intestino grosso
    • Reto
    • Ânus
• Moléculas de sinalização neuronal primárias:
  • Acetilcolina
  • Peptídeo intestinal vasoativo ( VIP VIP A highly basic, 28 amino acid neuropeptide released from intestinal mucosa. It has a wide range of biological actions affecting the cardiovascular, gastrointestinal, and respiratory systems and is neuroprotective. It binds special receptors. Gastrointestinal Neural and Hormonal Signaling, pela sigla em inglês)

Sistema nervoso simpático (SNS)

• Restringe a função GI durante a resposta de “luta ou fuga” (para que a energia possa ser desviada para o músculo esquelético)
• Efeitos da sinalização simpática (opostos à sinalização parassimpática):
  • ↓ Motilidade
  • ↓ Secreção
  • ↓ Fluxo sanguíneo
  • ↑ Tónus dos esfíncteres
• Nervos: gânglios simpáticos na região toracolombar (principalmente T8‒L2):
  • Gânglios celíacos
  • Gânglios mesentéricos superiores
  • Gânglios mesentéricos inferiores
• Moléculas de sinalização neuronal primárias:
  • Norepinefrina (NE)
  • ATP

Regulação do fluxo sanguíneo

Vasodilatação:

• Aumenta o fluxo sanguíneo
• Estimulado por:
  • Nervos parassimpáticos, via acetilcolina ( ACh ACh A neurotransmitter found at neuromuscular junctions, autonomic ganglia, parasympathetic effector junctions, a subset of sympathetic effector junctions, and at many sites in the central nervous system. Receptors and Neurotransmitters of the CNS) e VIP VIP A highly basic, 28 amino acid neuropeptide released from intestinal mucosa. It has a wide range of biological actions affecting the cardiovascular, gastrointestinal, and respiratory systems and is neuroprotective. It binds special receptors. Gastrointestinal Neural and Hormonal Signaling
  • Reflexos locais no sistema nervoso entérico, via ACh ACh A neurotransmitter found at neuromuscular junctions, autonomic ganglia, parasympathetic effector junctions, a subset of sympathetic effector junctions, and at many sites in the central nervous system. Receptors and Neurotransmitters of the CNS e VIP VIP A highly basic, 28 amino acid neuropeptide released from intestinal mucosa. It has a wide range of biological actions affecting the cardiovascular, gastrointestinal, and respiratory systems and is neuroprotective. It binds special receptors. Gastrointestinal Neural and Hormonal Signaling
  • Aferentes sensoriais (em menor grau), via:
    • Peptídeo relacionado com o gene Gene A category of nucleic acid sequences that function as units of heredity and which code for the basic instructions for the development, reproduction, and maintenance of organisms. Basic Terms of Genetics da calcitonina (PRGC)
    • Substância P

Vasoconstrição:

• Diminui o fluxo sanguíneo
• Estimulado pelo SNS, via NE e ATP

Moléculas de Sinalização Neuronal

O sistema nervoso envia sinais para mediar a atividade no trato GI. Os nervos do SNP, SNS, SNE e nervos sensoriais aferentes libertam diferentes tipos de moléculas sinalizadoras, com efeitos diferentes no seu tecido-alvo.

Hormonas GI

As hormonas GI são secretados por células enteroendócrinas e modulam a função do trato GI. As células enteroendócrinas estão espalhadas por todo o trato GI.

Classificação por estrutura química

• Gastrina
• Colecistoquinina

• Família da secretina:
  • Secretina
  • Glucagon Glucagon A 29-amino acid pancreatic peptide derived from proglucagon which is also the precursor of intestinal glucagon-like peptides. Glucagon is secreted by pancreatic alpha cells and plays an important role in regulation of blood glucose concentration, ketone metabolism, and several other biochemical and physiological processes. Gastrointestinal Secretions
  • VIP VIP A highly basic, 28 amino acid neuropeptide released from intestinal mucosa. It has a wide range of biological actions affecting the cardiovascular, gastrointestinal, and respiratory systems and is neuroprotective. It binds special receptors. Gastrointestinal Neural and Hormonal Signaling
• Outras manifestações:
  • Somatostatina
  • Motilina

Funções

• Aumentar a secreção de enzimas
• Contração muscular
• Diminuir o esvaziamento gástrico
• Aumentar a motilidade

Os principais hormonas gastrointestinais

Moléculas de Sinalização GI Parácrinas

As moléculas sinalizadoras parácrinas são semelhantes às hormonas; no entanto, em vez de viajar para diferentes tecidos através do sangue, as moléculas de sinalização parácrinas afetam as células próximas do local de onde são libertadas. As principais moléculas sinalizadoras parácrinas no sistema GI são: histamina, NO, prostaglandinas e somatostatina.

Relevância Clínica

• Síndrome de Zollinger-Ellison (ZES): um tumor Tumor Inflammation secretor de gastrina frequentemente maligno que surge do pâncreas, estômago, duodeno, jejuno e/ou gânglios linfáticos. A síndrome é caracterizada por úlceras pépticas recorrentes/refratárias, refluxo gastroesofágico e diarreia. O diagnóstico baseia-se em níveis elevados de gastrina sérica em jejum. O tratamento consiste na excisão cirúrgica do tumor Tumor Inflammation e/ou tratamento sintomático.
• Acalasia: distúrbio primário da motilidade esofágica que se desenvolve a partir da degenerescência do plexo mioentérico. Esta degenerescência resulta em relaxamento prejudicado do esfíncter esofágico inferior e ausência de peristaltismo esofágico normal. Apresenta-se tipicamente com disfagia para sólidos e líquidos, associada a regurgitação. As opções de tratamento incluem a dilatação por balão pneumático, a miotomia cirúrgica e a injeção de toxina botulínica. Estão disponíveis medicamentos para aqueles em que a intervenção inicial falhou, mas têm menor eficácia.
• Doença de Hirschsprung: anomalia congénita do cólon causada pela falha das células ganglionares derivadas da crista neuronal em migrar para o cólon distal. Esta falta de inervação envolve sempre o reto e estende-se proximal e contiguamente por distâncias variáveis. A maioria dos casos é diagnosticada no período neonatal, com uma tríade clássica de sintomas: atraso na passagem de mecónio, distensão abdominal e vómitos biliares. O tratamento padrão é a ressecção cirúrgica do segmento aganglionar.