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Entender o processo de absorção e regulação das macromoléculas e vitaminas Digestão e absorção dos carboidratos: A digestão dos carboidratos inicia-se na boca e continua no delgado, pela α-amilase e pelas enzimas da borda em escova. A α-amilase salivar, ou ptialina, é muito semelhante à α- amilase pancreática. A diferença: a ptialina não é capaz de romper a camada de celulose que recobre o amido cru, agindo apenas sobre o cozido. A digestão do amido continua no estômago, durante quase 1 h, na fase de armazenamento gástrico, em que o alimento ainda não foi submetido à ação de mistura pelas peristalses gástricas. No interior desse órgão, a α- amilase salivar pode hidrolisar até 75% do amido ingerido, resultando os dissacarídios, maltose, maltotriose e α-limite dextrina; estes são os menores oligossacarídios com ligações α[1-6]-glicosídicas, contendo entre 6 e 9 moléculas de glicose Na cavidade oral, são hidrolisados 3 a 5% dos carboidratos ingeridos e, no estômago, antes da mistura do quimo, aproximadamente mais 75%, pela α-amilase salivar. No delgado, a α-amilase pancreática e as oligossacaridases da borda em escova terminam a digestão dos carboidratos, resultando no lúmen intestinal: glicose (cerca de 80%), galactose (cerca de 5%) e frutose (cerca de 15%). No intestino delgado, a α-amilase pancreática é secretada pelo pâncreas como enzima ativa, em concentração elevada. A hidrólise final dos di e trissacarídios e da α-limite dextrina se dá pelas oligossacaridases da borda em escova: maltase (ou glicoamilase), lactase, sacarase e α- dextrinase (ou isomaltase) e trealase. As atividades das enzimas da borda em escova são mais elevadas no duodeno e no jejuno proximal, decaindo ao longo do delgado no sentido cefalocaudal. Então, a digestão dos carboidratos se completa já no jejuno proximal. Como há grande reserva de α-amilase pancreática e de dissacaridases na borda em escova, o passo limitante para o aproveitamento ou assimilação dos carboidratos da dieta não é o processo digestivo, mas sim absorção dos monossacarídeos que, em condições normais, efetua-se no duodeno e no jejuno proximal, decaindo no jejuno distal e no íleo. Todos os carboidratos nos alimentos são absorvidos sob a forma de monossacarídeos; apenas pequena fração é absorvida como dissacarídeos Praticamente, todos os monossacarídeos são absorvidos por processo de transporte ativo. Os produtos finais da digestão dos carboidratos, glicose, galactose e frutose, são absorvidos em duas etapas, mediadas por carregadores presentes nas duas membranas dos enterócitos. Como as hexoses não permeiam facilmente a bicamada lipídica das membranas celulares, elas são transportadas por carregadores específicos. Na membrana luminal (ML) a glicose e a galactose são transportadas ativamente pelo carregador SGLT-1 Há acoplamento do influxo de 1 mol de glicose (ou de galactose) ao de 2 moles de Na+; é, portanto, um cotransportador 2Na+: 1 glicose (ou galactose), sendo pois eletrogênico. Portanto, a absorção intestinal de glicose e de galactose através da ML é um transporte ativo secundário, acoplado ao influxo de Na+. A inibição da Na+/K+-ATPase inibe a absorção intestinal de glicose e/ou galactose, porque dissipa o gradiente de potencial eletroquímico para o Na+ através da célula. Além disso, a redução de Na+ luminal (ou ausência) afeta também a absorção intestinal destas hexoses, pois diminui a afinidade do SGLT-1 para a glicose e/ou galactose. Na membrana basolateral (MBL), tanto a glicose como a galactose são transportadas passivamente, por difusão facilitada, mediada pelo carregador de membrana pertencente à família dos GLUT, no caso, o GLUT2, que também transporta frutose através desta membrana. A frutose é transportada através da ML por difusão facilitada, independente de acoplamento com o Na+ e mediada pelo GLUT5. Mecanismos de absorção de glicose, galactose e frutose nas duas membranas do enterócito, a membrana luminal (ML) e a membrana basolateral (MBL). Na cavidade oral, são hidrolisados 3 a 5% dos carboidratos ingeridos e, no estômago, antes da mistura do quimo, aproximadamente mais 75%, pela α-amilase salivar. No delgado, a α-amilase pancreática e as oligossacaridases da borda em escova terminam a digestão dos carboidratos, resultando no lúmen intestinal: glicose (cerca de 80%), galactose (cerca de 5%) e frutose (cerca de 15%). A absorção de hexoses, ingeridas de modo direto ou provindas de dissacarídios, é rápida e se completa totalmente até o jejuno proximal. Entretanto, as taxas e os locais de absorção de hexoses provenientes do amido variam, conforme o tipo de alimento, e uma certa quantidade não é absorvida. Os carboidratos não absorvidos no delgado servem de fonte de carbono para as bactérias colônicas. Digestão e absorção de proteínas: Todas as proteínas contidas no TGI são digeridas e absorvidas. As proteínas exógenas originam-se de carnes e de vegetais ingeridos. Os processos digestivos e absortivos das proteínas são muito eficientes; em condições normais, praticamente, todas as proteínas consumidas, mais as contidas no TGI, são completamente hidrolisadas e absorvidas. São excretados nas fezes apenas 1 a 2 g de nitrogênio por dia, correspondente a 6 a 12 g de proteína. As proteínas endógenas são todas hidrolisadas e absorvidas como as da dieta (resultam das secreções salivar, gástrica, pancreática, biliar e intestinal; são enzimas, hormônios e imunoglobulinas e proteínas do muco, ou originárias da descamação das células da parede do TGI, além de algumas proteínas plasmáticas). Os principais processos digestivos e absortivos das proteínas ocorrem no duodeno e no jejuno proximal. Até o jejuno distal, todos os produtos da hidrólise das proteínas foram absorvidos Na fase gástrica, a hidrólise proteica ocorre pelas pepsinas e pela presença do HCl, o qual confere um pH adequado para a ativação do pepsinogênio à pepsina. O pH ótimo de ação da pepsina é entre 2 e 3, sendo inativada a valores de pH superiores a 5. A pepsina consiste em uma endopeptidase que hidrolisa proteínas nas ligações peptídicas formadas por aminogrupos de ácidos aromáticos, como a fenilalanina, a tirosina e o triptofano, originando oligopeptídios e não aminoácidos livres. Cerca de 10 a 15% das proteínas da ingesta são hidrolisadas pela pepsina, resultando oligopeptídios. A ação proteolítica da pepsina não é, porém, essencial; A fase intestinal da digestão proteica é efetuada pelas enzimas proteolíticas lançadas no duodeno pela secreção pancreática. A chegada do quimo proveniente do estômago estimula as células endócrinas do delgado, mais concentradas no duodeno, a secretarem tanto secretina (células S: estimulam as células dos ductos pancreáticos a secretarem NaHCO3,) como CCK (células I: estimulam as células acinares a secretarem enzimas). As enzimas proteolíticas pancreáticas são 5. Elas são secretadas nas formas inativas de proenzimas. O tripsinogênio é ativado no jejuno por uma enzima da borda em escova, uma endopeptidase, também conhecida como enteroquinase. Esta enzima, além de ter ação autocatalítica sobre o tripsinogênio, ativa todas as outras proteases pancreáticas, o quimiotripsinogênio, as pró-carboxipeptidases A e B e a pró-elastase, originando, respectivamente, a quimiotripsina, as carboxipeptidases A e B e a elastase. Absorção As proteínas, depois da digestão, são absorvidas através das membranas luminais das células do epitélio intestinal, sob a forma de dipeptídeos, tripeptídeos e alguns aminoácidos livres. A energia para esse transporte é suprida por mecanismo de cotransporte com o sódio, à semelhança do cotransporte de sódio com a glicose. A maioria das moléculas de peptídeos ou aminoácidos se liga nas membranas da microvilosidade da célula com proteína transportadoraespecífica que requer ligação de sódio para que o transporte ocorra. A energia do gradiente de sódio é, em parte, transferida para o gradiente de concentração do aminoácido ou peptídeo, que se estabelece pelo transportador. Isso é chamado de cotransporte (ou transporte ativo secundário) de aminoácidos e peptídeos Alguns aminoácidos não usam o mecanismo de cotransporte com o sódio, mas são transportados por proteínas transportadoras da membrana especiais, do mesmo modo que a frutose é transportada por difusão facilitada. Pelo menos cinco tipos de proteínas transportadoras para o transporte de aminoácidos e peptídeos foram encontradas nas membranas luminais das células do epitélio intestinal. Essa multiplicidade de proteínas transportadoras é necessária por causa da diversidade das propriedades químicas dos aminoácidos e peptídeos. O influxo de aminoácidos através da ML dos enterócitos ocorre por vários sistemas transportadores. Os aminoácidos são absorvidos por mecanismos análogos aos da absorção de monossacarídeos, por meio de transporte pelo lúmen por cotransportadores de sódio-aminoácido na membrana apical, através da ação de 4 cotransportadores distintos: um para aminoácidos neutros, um para ácidos, outro para básicos e outros para imino-aminoácidos. Já os dipeptídeos e os tripeptídeos são absorvidos por meio de cotransportadores distintos dependentes de íons hidrogênio na membrana apical, que permite transportar os peptídeos para dentro da célula. Dentro da célula, são hidrolisados por peptidases citosólicas, produzindo aminoácidos que saem da célula. Resumo: Tetra, tri e dipeptídios podem sofrer absorção através da ML dos enterócitos. São hidrolisados pelas peptidases citosólicas e absorvidos na MBL por sistemas específicos de transporte. Os peptídios são absorvidos mais rapidamente que os aminoácidos livres. Os aminoácidos livres são transportados através da ML dos enterócitos por sistemas específicos de transporte, em acoplamento com o Na+ ou com outros íons. A carga resultante dos aminoácidos determina o mecanismo de transporte na ML e na MBL. Na MBL, os sistemas de acoplamento de aminoácidos com o Na+ (como os neutros, alanina, serina e cisteína, os iminoácidos e a glutamina) transportam os aminoácidos do plasma para o citosol dos enterócitos. Estes aminoácidos são fonte energética para o metabolismo dos enterócitos. Livro Lange: Os aminoácidos livres são absorvidos pelo co-transporte com o Na+ para o interior das células epiteliais e são secretados para o in- terior dos capilares sanguíneos. Os dipeptídios e os tripeptídios entram nas células epiteliais pela ac ̧ão de um carreador de membrana que foi recentemente identificado. Esse carreador atua no transporte ativo secundário, utilizando um gradiente de H+ para transportar dipeptídios e tripeptídios para o interior do citoplasma celular. No citoplasma, os dipeptídios e os tripeptídios são hidro- lisados em aminoácidos livres, que são secretados para a corrente sanguínea Parece que os neonatos são capazes de absorver uma quantidade substancial de proteínas não digeridas (por essa razão, eles podem absorver anticorpos do leite inicial produzido pela mãe). Contudo, nos adultos, somente os aminoácidos livres entram na veia porta. Proteínas alimentares estranhas, que seriam muito antige ̂nicas, normalmente não entram no sangue. Uma exceção interessante é a toxina protéica que causa o botulismo, produzida pela bactéria Clostridium botulinum. Essa proteína e ́ resistente à digestão e, conseqüentemente, permanece intacta quando ela e ́ absorvida pela corrente sanguínea. Absorção dos lipídeos: Os produtos da digestão são solubilizados em micelas mistas, que irão se difundir para a membrana apical das células epiteliais do intestino, sendo que posteriormente os lipídios irão ser liberados das micelas e se difundir de acordo com o gadiente de concentração para dentro da célula. Vale ressaltar que ainda nas células epiteliais do intestino, os produtos da digestão lipídica são reesterificados com os ácidos graxos livres. Nas células, os lipídios são empacotados com apoproteínas, formando os quilomícrons, sendo que estes irão ser empacotados por vesículas do aparelho de Golgi, para que então ocorra exocitose dos quilomícrons, permitindo a entrada em capilares linfáticos. Quando as gorduras são digeridas, formando monoglicerídeos e ácidos graxos livres, esses produtos finais da digestão são imediatamente incorporados na parte lipídica contra as micelas de sais biliares. Dessa forma, os monoglicerídeos e os ácidos graxos livres são carreados para a borda em escova das células intestinais. As micelas penetram os espaços entre os vilos em constante movimento. Os monoglicerídeos e os ácidos graxos se difundem das micelas para as membranas das células epiteliais, o que é possível porque os lipídios são, também, solúveis na membrana da célula epitelial. As micelas dos sais biliares continuam no quimo, onde são reutilizadas para a incorporação dos produtos da digestão de gorduras. As micelas, portanto, realizam função “carreadora” importante para a absorção de gordura. Na presença de abundância de micelas de sais biliares, aproximadamente 97% da gordura é absorvida; em sua ausência, a absorção é de apenas 40% a 50%. Depois de entrar na célula epitelial, os ácidos graxos e os monoglicerídeos são captados pelo retículo endoplasmático liso da célula; aí, são usados para formar novos triglicerídeos que serão, sob a forma de quilomícrons, transferidos para os lactíferos das vilosidades. Pelo dueto linfático torácico, os quilomícrons são transferidos para o sangue circulante. Absorção de Ácidos Graxos Direta pelo Sangue Porta. Pequenas quantidades de ácidos graxos de cadeias curta e média, como os da gordura do leite, são absorvidas, diretamente, pelo sangue porta, em vez de serem convertidas em triglicerídeos e transferidas para a linfa. A causa dessa diferença entre a absorção de ácidos graxos de cadeias curta e longa é que os de cadeia curta são mais hidrossolúveis e, em grande parte, não são convertidos a triglicerídeos pelo retículo endoplasmático. Estas características levam à difusão desses ácidos graxos de cadeia curta das células do epitélio intestinal, diretamente, para o sangue no capilar das vilosidades intestinais. Descrever como o sistema porta hepático funciona Os produtos da digestão que são absorvidos pelos capilares sanguíneos do intestino não entram diretamente na circulação geral. Em vez disso, esse sangue é liberado primeiramente ao fígado. Os capilares do sistema digestório drenam na veio porta do fígado, que transporta o sangue aos capilares hepáticos. Somente após o sangue ter passado pelo fígado é que ele entra na circulação geral através da veia hepática que drena o fígado. O termo sistema porta é utilizado para descrever esse padrão único de circulação. Capilares – veia – capilares - veia. Além de receber sangue venoso do intestino, o fígado recebe sangue arterial através da artéria hepática própria. Descrever o processo de excreção do sistema digestório O reflexo da defecação é coordenado pela medula sacral e consiste em relaxamento do EEI e contração do EEA, sendo desencadeado por movimento de massa em resposta a reflexos ortotáxico, gastrocólico e gastroileal. O movimento de massa ocorre 1 a 3 vezes/dia. É um movimento propulsivo, que pode percorrer toda a extensão do cólon, conduzindo o conteúdo para o reto. Mais frequentemente, porém, esse movimento acontece no cólon distal. Ele resulta dos reflexos ortotáxico, gastrocólico e gastroileal. O primeiro consiste em aumento da motilidade do cólon em resposta à mudança da posição horizontal para a vertical; os outros dois surgem ao despertar, emresposta ao aumento da atividade contrátil e secretora gástrica, desencadeado pela chegada do alimento ao estômago depois do desjejum. Estes reflexos são coordenados pelo nervo vago, no cólon proximal, e pelo pélvico, no distal. São afetados, também, por hormônios gastrintestinais, tanto pela gastrina como pela CCK. Quando o reto se distende pela chegada das fezes ao seu interior, devido ao movimento de massa, se desencadeia o reflexo da defecação. O reflexo da defecação consiste no relaxamento do esfíncter anal interno (EAI) e na contração do esfíncter anal externo (EAE). Quando as fezes distendem o reto, há aumento passivo de sua pressão interna, que é suficiente para ele se contrair e aumentar ainda mais a pressão, agora ativamente. Isto é acompanhado de redução da pressão do EAI, que se relaxa, e por aumento da pressão do EAE, que se contrai. Como as fezes continuam a entrar no reto, as pressões no EAI diminuem de amplitude e no EAE aumentam. A distensão do reto, além de desencadear o reflexo da defecação, sinaliza a conscientização da necessidade de evacuação. Se esta for protelada, os esfíncteres retomam os seus tônus normais e ocorre retropropulsão das fezes do reto ao sigmoide. A perda deste reflexo, que pode advir de lesões da medula sacral, induz defecação toda vez que o reto é distendido, causando incontinência fecal. A defecação é um processo complexo que envolve controle reflexo involuntário e regulação voluntária. O centro coordenador do reflexo localiza-se na medula sacral, e as vias são parassimpáticas colinérgicas. Centros nervosos superiores modulatórios agem sobre a medula sacral. O simpático não participa do controle do processo de defecação. O controle voluntário sobre o processo é exercido pelo nervo somático pudendo, que inerva o esfíncter anal externo e o músculo puborretal. Se a defecação acontecer, há relaxamento voluntário do EAE e relaxamento do músculo puborretal, o que retifica o cólon sigmoide em relação ao reto, facilitando a expulsão das fezes. Participam do processo de expulsão das fezes os músculos respiratórios e os abdominais. A evacuação é precedida de inspiração profunda, o que move o diafragma para baixo. A glote é fechada. As contrações da musculatura respiratória com os pulmões cheios e a glote fechada elevam as pressões intratorácica e intra- abdominal. As contrações da musculatura abdominal elevam ainda mais a pressão no abdome, forçando a expulsão das fezes. O assoalho pélvico relaxa-se, provocando seu deslocamento para baixo e prevenindo o prolapso do reto. A defecação é um processo complexo que envolve controle reflexo involuntário e regulação voluntária. O centro coordenador do reflexo localiza-se na medula sacral, e as vias são parassimpáticas colinérgicas. Centros nervosos superiores modulatórios agem sobre a medula sacral. O simpático não participa do controle do processo de defecação. O controle voluntário sobre o processo é exercido pelo nervo somático pudendo, que inerva o esfíncter anal externo e o músculo puborretal. Se a defecação acontecer, há relaxamento voluntário do EAE e relaxamento do músculo puborretal, o que retifica o cólon sigmoide em relação ao reto, facilitando a expulsão das fezes. Participam do processo de expulsão das fezes os músculos respiratórios e os abdominais. A evacuação é precedida de inspiração profunda, o que move o diafragma para baixo. A glote é fechada. As contrações da musculatura respiratória com os pulmões cheios e a glote fechada elevam as pressões intratorácica e intra- abdominal. As contrações da musculatura abdominal elevam ainda mais a pressão no abdome, forçando a expulsão das fezes. O assoalho pélvico relaxa-se, provocando seu deslocamento para baixo e prevenindo o prolapso do reto.