24.1: Anatomia e microbiota normal do sistema digestivo

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Objetivos de

Descreva as principais características anatômicas do sistema digestivo humano
Descreva a microbiota normal de várias regiões do sistema digestivo humano
Explique como os microrganismos superam as defesas do trato digestivo para causar infecção ou intoxicação
Descreva sinais e sintomas gerais associados a infecções do sistema digestivo

Foco clínico: Parte 1

Depois de uma manhã brincando ao ar livre, Carli, de quatro anos, correu para dentro para almoçar. Depois de dar uma mordida no ovo frito, ela o empurrou e choramingou: “Está muito viscoso, mamãe. Eu não quero mais.” Mas sua mãe, sem vontade de brincar, respondeu sem rodeios que, se quisesse voltar para fora, seria melhor terminar o almoço. Relutantemente, Carli obedeceu, esforçando-se para não engasgar enquanto engasgava o ovo escorrendo.

Naquela noite, Carli acordou sentindo náuseas. Ela chorou pelos pais e depois começou a vomitar. Seus pais tentaram confortá-la, mas ela continuou vomitando a noite toda e começou a ter diarreia e febre. Pela manhã, seus pais estavam muito preocupados. Eles a levaram às pressas para a sala de emergência.

Exercício\(\PageIndex{1}\)

O que poderia ter causado os sinais e sintomas de Carli?

O sistema digestivo humano, ou trato gastrointestinal (GI), começa com a boca e termina com o ânus. As partes da boca incluem os dentes, as gengivas, a língua, o vestíbulo oral (o espaço entre as gengivas, os lábios e os dentes) e a cavidade oral propriamente dita (o espaço atrás dos dentes e gengivas). Outras partes do trato gastrointestinal são faringe, esôfago, estômago, intestino delgado, intestino grosso, reto e ânus (Figura\(\PageIndex{1}\)). Os órgãos digestivos acessórios incluem as glândulas salivares, fígado, vesícula biliar, baço e pâncreas.

O sistema digestivo contém microbiota normal, incluindo arquéias, bactérias, fungos, protistas e até vírus. Como essa microbiota é importante para o funcionamento normal do sistema digestivo, alterações na microbiota por antibióticos ou dieta podem ser prejudiciais. Além disso, a introdução de patógenos no trato gastrointestinal pode causar infecções e doenças. Nesta seção, revisaremos a microbiota encontrada em um trato digestivo saudável e os sinais e sintomas gerais associados a infecções orais e gastrointestinais.

Diagrama do sistema digestivo. O sistema começa com a boca e a língua. Existem glândulas salivares nessa região: a glândula sublingual está debaixo da língua, a glândula submandibular está abaixo da mandíbula e a glândula parótida está na parte posterior da boca. A boca leva à faringe (um tubo) que leva ao esôfago, que leva ao estômago, que leva ao intestino delgado. O intestino delgado é dividido em 3 regiões: primeiro é o duodeno, depois o jejunim e, finalmente, o íleo. Isso leva ao intestino grosso, que é dividido em regiões: primeiro o ceco, depois o cólon ascendente, depois o cólon transverso, depois o cólon descendente, depois o cólon sigmóide e, finalmente, o reto, o canal anal e o ânus. O apêndice é uma pequena projeção do ceco. Também faz parte do sistema digestivo o fígado grosso (acima e à direita do estômago), a vesícula biliar (um pequeno saco sob o fígado), o pâncreas (uma estrutura abaixo e atrás do estômago) e o baço (uma estrutura abaixo e à esquerda do estômago). — Figura\(\PageIndex{1}\): O sistema digestivo, ou trato gastrointestinal, inclui todos os órgãos associados à digestão dos alimentos.

Anatomia e microbiota normal da cavidade oral

O alimento entra no trato digestivo pela boca, onde começam a digestão mecânica (por mastigação) e a digestão química (por enzimas na saliva). Dentro da boca estão a língua, os dentes e as glândulas salivares, incluindo as glândulas parótida, sublingual e submandibular (Figura\(\PageIndex{2}\)). As glândulas salivares produzem saliva, que lubrifica os alimentos e contém enzimas digestivas.

a) Estruturas da cabeça e pescoço: lábios, mandíbula, cavidade nasal (grande espaço atrás do nariz), cavidade oral (espaço na boca), língua, úvula (estrutura na parte posterior da boca), faringe (tubo na parte posterior da boca), esôfago (o faringe é a parte superior desse tubo que agora é chamado de esôfago no garganta) e a laringe (isso também é contínuo com a faringe, mas leva ao sistema respiratório). B) Componentes da região da boca: dentes, glândula sublingual (abaixo da língua), glândula submandibular (na parte posterior e inferior da boca) e glândula parótida (uma glândula grande na parte posterior da boca). — Figura\(\PageIndex{2}\): (a) Quando a comida entra na boca, a digestão começa. (b) As glândulas salivares são órgãos digestivos acessórios. (crédito: modificação do trabalho do Instituto Nacional do Câncer)

A estrutura de um dente (Figura\(\PageIndex{3}\)) começa com a superfície externa visível, chamada coroa, que deve ser extremamente dura para suportar a força de morder e mastigar. A coroa é coberta com esmalte, que é o material mais duro do corpo. Abaixo da coroa, uma camada de dentina relativamente dura se estende até a raiz do dente ao redor da cavidade pulpar mais interna, que inclui a câmara pulpar na parte superior do dente e o canal pulpar, ou canal radicular, localizado na raiz. A polpa que preenche a cavidade pulpar é rica em vasos sanguíneos, vasos linfáticos, tecido conjuntivo e nervos. A raiz do dente e parte da coroa são cobertas com cemento, que trabalha com o ligamento periodontal para ancorar o dente no osso da mandíbula. Os tecidos moles ao redor dos dentes e ossos são chamados de gengivas ou gengiva. O espaço gengival ou fenda gengival está localizado entre as gengivas e os dentes.

Estrutura de um dente. A parte acima da gengiva (gengiva) é chamada de coroa, a parte abaixo da gengiva é a raiz. O topo da coroa é um esmalte espesso, muito grosso na região acima da gengiva e muito mais fino na raiz. A próxima camada é a dentina, que é igualmente espessa na coroa e na raiz. No centro está a polpa que contém o canal pulpar (canal radicular) e os vasos nervosos e sanguíneos. A raiz fica principalmente na região óssea. Há um pequeno espaço onde o dente se estende além da gengiva, isso é chamado de fenda gengival. — Figura\(\PageIndex{3}\): O dente tem uma coroa visível com uma camada externa de esmalte, uma camada de dentina e uma polpa interna. A raiz, escondida pelas gengivas, contém o canal pulpar (canal radicular). (crédito: modificação da obra de Bruce Blaus)

Micróbios como bactérias e arquéias são abundantes na boca e revestem todas as superfícies da cavidade oral. No entanto, estruturas diferentes, como dentes ou bochechas, hospedam comunidades únicas de micróbios aeróbicos e anaeróbicos. Alguns fatores parecem impedir que a boca seja hospitaleira para certos micróbios. Por exemplo, a mastigação permite que os micróbios se misturem melhor com a saliva para que possam ser engolidos ou cuspidos com mais facilidade. A saliva também contém enzimas, incluindo a lisozima, que podem danificar as células microbianas. Lembre-se de que a lisozima faz parte da primeira linha de defesa no sistema imunológico inato e cliva as ligações β- (1,4) glicosídicas entre a N-acetilglucosamina (NAG) e o ácido N-acetilmurâmico (NAM) no peptidoglicano bacteriano (ver Defesas químicas). Além disso, fluidos contendo imunoglobulinas e células fagocíticas são produzidos nos espaços gengivais. Apesar de todas essas atividades químicas e mecânicas, a boca sustenta uma grande comunidade microbiana.

Exercício\(\PageIndex{2}\)

Quais fatores tornam a boca inóspita para certos micróbios?

Anatomia e microbiota normal do trato gastrointestinal

Quando o alimento sai da cavidade oral, ele viaja pela faringe ou pela parte posterior da garganta e entra no esôfago, que leva o alimento da faringe para o estômago sem adicionar nenhuma enzima digestiva adicional. O estômago produz muco para proteger seu revestimento, bem como enzimas digestivas e ácido para decompor os alimentos. O alimento parcialmente digerido sai do estômago pelo esfíncter pilórico, atingindo a primeira parte do intestino delgado chamada duodeno. O suco pancreático, que inclui enzimas e íons bicarbonato, é liberado no intestino delgado para neutralizar o material ácido do estômago e auxiliar na digestão. A bile, produzida pelo fígado, mas armazenada na vesícula biliar, também é liberada no intestino delgado para emulsionar as gorduras, de modo que elas possam viajar pelo ambiente aquoso do intestino delgado. A digestão continua no intestino delgado, onde a maioria dos nutrientes contidos nos alimentos é absorvida. Células epiteliais colunares simples chamadas enterócitos revestem a superfície do lúmen das pregas intestinais delgadas chamadas vilosidades. Cada enterócito tem microvilosidades menores (extensões de membrana citoplasmática) na superfície apical celular que aumentam a área superficial para permitir que ocorra maior absorção de nutrientes (Figura\(\PageIndex{4}\)).

O intestino delgado com aumento da ampliação. A) é um diagrama e b), c) e d) são micrografias de cada ampliação. A micrografia da maior ampliação mostra uma região rosa na parte inferior com uma região rosa escura profundamente ondulada na superfície; a parte superior da imagem é nítida. Existem algumas manchas mais escuras na camada inferior denominadas manchas de Peyer. O diagrama mostra um tubo forrado com três camadas de músculo; vasos sanguíneos conectados à parte externa do tubo. Um recorte do tubo mostra dobras circulares ao longo do diâmetro do tubo. Essas dobras contêm vilosidades profundamente lobadas. O espaço vazio no tubo é rotulado como lúmen. A próxima camada de ampliação é uma das vilosidades. A micrografia é preenchida com camadas rosa dobradas para frente e para trás. O diagrama mostra duas dobras. A superfície da dobra é coberta por células absorventes e algumas células caliciformes. Entre as dobras, há um recuo adicional marcado como cripta intestinal. Dentro das dobras estão capilares, artérias e vesículas linfáticas. Na parte inferior da estrutura (abaixo dos vasos sanguíneos e linfáticos), existem algumas glândulas duodenais. O close-up final mostra as formas dos dedos em uma fileira na superfície de uma célula. Eles são rotulados como microvilosidades (borda do pincel) no diagrama. — Figura\(\PageIndex{4}\): (a) A estrutura da parede do intestino delgado permite a maior parte da absorção de nutrientes no corpo. (b) As vilosidades são dobras na superfície do intestino delgado. Microvilosidades são extensões citoplasmáticas em células individuais que aumentam a área de superfície para absorção. (c) Uma micrografia de luz mostra a forma das vilosidades. (d) Uma micrografia eletrônica mostra a forma das microvilosidades. (crédito b, c, d: Modificação de micrografias fornecidas pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)

O alimento digerido sai do intestino delgado e se move para o intestino grosso, ou cólon, onde há uma microbiota mais diversa. Perto dessa junção, há uma pequena bolsa no intestino grosso chamada ceco, que se fixa ao apêndice. A digestão adicional ocorre em todo o cólon e a água é reabsorvida, depois os resíduos são excretados pelo reto, pela última seção do cólon e pelo ânus para fora do corpo (Figura\(\PageIndex{1}\)).

O ambiente da maior parte do trato gastrointestinal é hostil, o que serve a dois propósitos: digestão e imunidade. O estômago é um ambiente extremamente ácido (pH 1,5—3,5) devido aos sucos gástricos que decompõem os alimentos e matam muitos micróbios ingeridos; isso ajuda a prevenir a infecção por patógenos. O ambiente no intestino delgado é menos agressivo e é capaz de sustentar comunidades microbianas. Os microrganismos presentes no intestino delgado podem incluir lactobacilos, difterioides e o fungo Candida. Por outro lado, o intestino grosso (cólon) contém uma microbiota diversa e abundante que é importante para o funcionamento normal. Esses micróbios incluem Bacteriodetes (especialmente os gêneros Bacteroides e Prevotella) e Firmicutes (especialmente membros do gênero Clostridium). Arqueias metanogênicas e alguns fungos também estão presentes, entre muitas outras espécies de bactérias. Todos esses micróbios auxiliam na digestão e contribuem para a produção de fezes, resíduos excretados do trato digestivo e flatos, o gás produzido pela fermentação microbiana de alimentos não digeridos. Eles também podem produzir nutrientes valiosos. Por exemplo, bactérias do ácido lático, como as bifidobactérias, podem sintetizar vitaminas, como vitamina B12, folato e riboflavina, que os humanos não conseguem sintetizar sozinhos. A E. coli encontrada no intestino também pode decompor os alimentos e ajudar o corpo a produzir vitamina K, que é importante para a coagulação sanguínea.

O trato gastrointestinal tem vários outros métodos para reduzir o risco de infecção por patógenos. Pequenos agregados de tecido linfóide subjacente no íleo, chamados de manchas de Peyer (Figura\(\PageIndex{4}\)), detectam patógenos no intestino por meio de células microdobradas (M), que transferem antígenos do lúmen do intestino para os linfócitos nos adesivos de Peyer para induzir uma resposta imune. Os adesivos de Peyer então secretam IgA e outros anticorpos específicos do patógeno no lúmen intestinal para ajudar a manter os micróbios intestinais em níveis seguros. As células caliciformes, que são células epiteliais colunares simples modificadas, também revestem o trato gastrointestinal (Figura\(\PageIndex{5}\)). As células caliciformes secretam uma mucina formadora de gel, que é o principal componente do muco. A produção de uma camada protetora de muco ajuda a reduzir o risco de patógenos atingirem tecidos mais profundos.

O movimento constante dos materiais pelo trato gastrointestinal também ajuda a retirar patógenos transitórios do corpo. Na verdade, as fezes são compostas por aproximadamente 25% de micróbios, 25% de células epiteliais descascadas, 25% de muco e 25% de alimentos digeridos ou não digeridos. Finalmente, a microbiota normal fornece uma barreira adicional à infecção por meio de uma variedade de mecanismos. Por exemplo, esses organismos superam os patógenos potenciais em termos de espaço e nutrientes no intestino. Isso é conhecido como exclusão competitiva. Membros da microbiota também podem secretar toxinas proteicas conhecidas como bacteriocinas que são capazes de se ligar a receptores específicos na superfície de bactérias suscetíveis.

Micrografia das vilosidades intestinais que são duas regiões rosadas separadas por um espaço livre. A superfície de cada faixa rosa é rosa mais escura que o centro e a superfície contém células ovais rosa mais claras denominadas células caliciformes. — Figura\(\PageIndex{5}\): Uma imagem ampliada das vilosidades intestinais no trato gastrointestinal mostra células caliciformes. Essas células são importantes na produção de uma camada protetora de muco.

Exercício\(\PageIndex{3}\)

Compare e contraste a microbiota dos intestinos delgado e grosso.

Sinais e sintomas gerais de doenças orais e gastrointestinais

Apesar dos inúmeros mecanismos de defesa que protegem contra infecções, todas as partes do trato digestivo podem se tornar locais de infecção ou intoxicação. O termo intoxicação alimentar às vezes é usado como base para infecções e intoxicações gastrointestinais, mas nem todas as formas de doenças gastrointestinais se originam de patógenos ou toxinas transmitidos por alimentos.

Na boca, a fermentação por micróbios anaeróbicos produz ácidos que danificam os dentes e as gengivas. Isso pode levar à cárie dentária, cáries e doenças periodontais, uma condição caracterizada por inflamação crônica e erosão das gengivas. Além disso, alguns patógenos podem causar infecções da mucosa, glândulas e outras estruturas da boca, resultando em inflamação, feridas, cânceres e outras lesões. Uma ferida aberta na boca ou no trato gastrointestinal é normalmente chamada de úlcera.

Infecções e intoxicações do trato gastrointestinal inferior geralmente produzem sintomas como náuseas, vômitos, diarreia, dores e febre. Em alguns casos, vômitos e diarreia podem causar desidratação grave e outras complicações que podem se tornar graves ou fatais. Vários termos clínicos são usados para descrever os sintomas gastrointestinais. Por exemplo, a gastrite é uma inflamação do revestimento do estômago que resulta em inchaço e a enterite se refere à inflamação da mucosa intestinal. Quando a inflamação envolve o revestimento do estômago e o revestimento intestinal, a condição é chamada de gastroenterite. A inflamação do fígado é chamada de hepatite. A inflamação do cólon, chamada colite, geralmente ocorre em casos de intoxicação alimentar. Como o cólon inflamado não reabsorve a água com a mesma eficácia que normalmente, as fezes ficam aquosas, causando diarreia. Danos nas células epiteliais do cólon também podem causar sangramento e excesso de muco nas fezes aquosas, uma condição chamada disenteria.

Exercício\(\PageIndex{4}\)

Liste as possíveis causas, sinais e sintomas de intoxicação alimentar.

Conceitos principais e resumo

O trato digestivo, composto pela cavidade oral, faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso, tem uma microbiota normal que é importante para a saúde.
O movimento constante dos materiais pelo canal gastrointestinal, a camada protetora do muco, a microbiota normal e o ambiente químico severo no estômago e no intestino delgado ajudam a prevenir a colonização por patógenos.
Infecções ou toxinas microbianas na cavidade oral podem causar cáries dentárias, doenças periodontais e vários tipos de úlceras.
Infecções e intoxicações do trato gastrointestinal podem causar sintomas gerais, como náuseas, vômitos, diarreia e febre. A inflamação localizada do trato gastrointestinal pode resultar em gastrite, enterite, gastroenterite, hepatite ou colite, e danos às células epiteliais do cólon podem levar à disenteria.
Doenças transmitidas por alimentos se referem a infecções ou intoxicações que se originam com patógenos ou toxinas ingeridas em alimentos ou água contaminados.