Somente os vertebrados que respiram o ar têm pulmões, mas todos os vertebrados, e quase todos os animais invertebrados, têm um intestino – isto é, um tubo digestivo revestido com células especializadas para a digestão do alimento e a absorção das moléculas nutrientes li- beradas pela digestão. Essas duas atividades são difíceis de gerenciar ao mesmo tempo, pois os processos que digerem alimento no lúmen do intestino são suscetíveis de digerir também o revestimento do próprio intestino, incluindo as células que absorvem os nutrientes. O in- testino utiliza várias estratégias para resolver o problema.
Os processos digestivos mais intensos, que envolvem hidrólise ácida, assim como ação enzimática, são realizados em um compartimento de reação separado, o estômago. Os pro- dutos então são passados para o intestino delgado, onde os nutrientes são absorvidos e a di- gestão enzimática continua, mas em um pH neutro. As regiões diferentes do revestimento do intestino consistem em diferentes misturas de tipos celulares. O epitélio do estômago inclui células que secretam ácido e outras células que secretam enzimas digestivas que funcionam em pH ácido. Inversamente, as glândulas (em particular o pâncreas) que desembocam den- tro do segmento inicial do intestino delgado contêm células que secretam bicarbonato, para neutralizar a acidez, e outras células que secretam enzimas digestivas que atuam em pH neutro. O revestimento do intestino, abaixo do estômago, contém tanto células absortivas como células especializadas na secreção de muco, que recobre o epitélio com uma camada protetora. Também no estômago, as superfícies mais expostas são revestidas com células mucosas. E, no caso dessas medidas não serem suficientes, o revestimento inteiro do es- tômago e do intestino é renovado e substituído continuamente por células recentemente produzidas, com uma taxa de renovação de uma semana ou menos.
O processo de renovação tem sido melhor estudado no intestino delgado (Figura 23-21). O revestimento do intestino delgado (e da maioria das outras regiões do intestino) é um epitélio de uma única camada. Este epitélio recobre as superfícies das vilosidades que se projetam em direção ao lúmen e reveste as criptas que descem em direção ao tecido co- nectivo subjacente. As células-tronco em divisão localizam-se em uma posição protegida Figura 23-21 Renovação do revesti-
mento do intestino. (A) O padrão de renovação celular e de proliferação de células-tronco no epitélio que forma o revestimento do intestino delgado. A seta colorida mostra a direção ascen- dente geral do movimento celular na vilosidade, mas algumas células, incluin- do uma proporção de células calicifor- mes e enteroendócrinas, ficam para trás e diferenciam-se ainda enquanto estão nas criptas. As células diferenciadas que não se dividem (células de Paneth) nas profundezas das criptas também têm um tempo de vida finito e são substitu- ídas continuamente pela progênie das células-tronco. (B) Fotografia de um cor- te de parte do revestimento do intesti- no delgado, mostrando as vilosidades e as criptas. Notar como as células cali- ciformes secretoras de muco (coradas de vermelho) estão intercaladas entre outros tipos celulares. As células ente- roendócrinas são menos numerosas e menos fáceis de identificar sem colora- ções especiais. Ver Figura 23-22 para a estrutura destas células.
(B) Vilosidade
(A)
Migração celular epitelial desde o “nascimento” no fundo da cripta até a perda na extremidade da vilosidade (o tempo de trânsito é de 3 a 5 dias)
LÚMEN DO INTESTINO
Vilosidade (nenhuma divisão celular) Corte transversal da vilosidade Células epiteliais Cripta Tecido conectivo frouxo Corte transversal da cripta Direção do movimento Células-tronco que se dividem lentamente (o tempo do ciclo é de > 24 horas) Células que se dividem rapidamente (o tempo do ciclo é de 12 horas) Células diferenciadas que não se dividem
Células absortivas com borda em escova Células caliciformes que secretam muco Cripta 100 m Células de Paneth diferenciadas
que não se dividem
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nas profundezas das criptas. Estas produzem quatro tipos de células-filhas diferenciadas (Figura 23-22):
1. Células absortivas (também chamadas de células com borda em escova ou enteró- citos) têm microvilosidades densamente colocadas sobre sua superfície exposta
para aumentar sua área de superfície ativa para a captação de nutrientes. Elas tanto absorvem nutrientes quanto secretam (ou carregam em suas superfícies externas) enzimas hidrolíticas que realizam algumas das etapas finais da digestão extracelu- lar, quebrando moléculas de alimento na preparação para o transporte através da membrana plasmática.
2. Células caliciformes (como no epitélio respiratório) secretam muco.
3. Células de Paneth fazem parte do sistema imune de defesa inato (discutido no Ca-
pítulo 24) e secretam (juntamente com alguns fatores de crescimento) criptidinas – proteínas da família das defensinas que matam bactérias (ver Figura 24-46). 4. Células enteroendócrinas, de mais de 15 subtipos diferentes, secretam serotonina e
hormônios peptídeos, como colecistoquinina (CCK), que atuam sobre neurônios e outros tipos de células na parede do intestino e regulam o crescimento, a proli- feração e as atividades digestivas de células do intestino e de outros tecidos. Por exemplo, a colecistoquinina é liberada pelas células enteroendócrinas em respos- ta à presença de nutrientes no intestino e liga-se a receptores nas terminações de nervos sensoriais próximos, que transmitem um sinal ao cérebro para parar a sua sensação de fome após você ter comido o suficiente.
As células absortivas, caliciformes e enteroendócrinas migram principalmente para cima, a partir da região de células-tronco, através de um movimento de deslizamento no pla- no da camada epitelial, para cobrir as superfícies das vilosidades. Em analogia com a epi- derme, acredita-se que as células precursoras que proliferam mais rapidamente na cripta estão em um estágio de amplificação transitório, já comprometidas com a diferenciação, mas passam por várias divisões durante seu percurso para fora da cripta, antes de pararem de se dividir e diferenciarem-se de forma definitiva. Dentro de dois a cinco dias (no camundongo) após emergirem das criptas, as células atingem as extremidades das vilosidades, onde elas
Figura 23-22 Os quatro principais tipos de células diferenciadas encontrados no revestimento epitelial do intestino delgado. Todos são gerados a partir de células-tronco indiferenciadas pluripotentes que vivem próximas ao fundo das criptas (ver Figura 23-21). As mi- crovilosidades sobre a superfície apical (borda em escova) das células absortivas proporcionam um aumento de área de superfície de 30 vezes, não somente para a absorção de nutrientes, mas também para a fixação das enzimas que realizam os estágios finais da digestão ex- tracelular, degradando peptídeos pequenos e dissacarídeos em monômeros que podem ser transportados através da membrana celular. As setas amarelas grossas indicam a direção da secreção ou da captação de materiais por cada tipo de célula. (Com base em T. L. Lentz, Cell Fine Structure. Philadelphia: Saunders, 1971; R. Krstić, Illustrated Encyclopedia of Human Histology. Berlin: Springer-Verlag, 1984.)
5 m
Célula enteroendócrina
Célula caliciforme Célula de Paneth
Célula absortiva
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sofrem os estágios iniciais de apoptose e, finalmente, são descartadas no lúmen intestinal. As células de Paneth são produzidas em número muito menor e têm um padrão de migração diferente. Elas permanecem no fundo das criptas, onde também são continuamente subs- tituídas, embora não tão rapidamente, persistindo por cerca de 20 dias (no camundongo) antes de sofrerem apoptose e serem fagocitadas por suas vizinhas. As células-tronco também permanecem no fundo ou próximo ao fundo das criptas. O que as mantém neste local e o que restringe a divisão celular às criptas? Como as migrações são controladas para que algumas células movam-se para cima enquanto outras permanecem embaixo? Quais são os sinais mo- leculares que organizam o sistema inteiro de células-tronco e como eles funcionam?