Acredita-se que a doença celíaca seja causada pela ativação da resposta imune celular (células-T) e humoral (células-B) em resposta à exposição ao glúten em pessoa geneticamente susceptível. Apesar de ser frequentemente chamada de alergia ao glúten, a doença celíaca não é causada por processo alérgico, mas autoimune. A lesão característica da doença celíaca é a atrofia da mucosa do intestino delgado, levando ao prejuízo na absorção dos nutrientes, vitaminas, sais minerais e água.
As mudanças patológicas clássicas do intestino delgado são categorizadas através da "classificação Marsh":[17]
- Estágio Marsh 0: mucosa normal
- Estágio Marsh 1: número aumentado de linfócitos intra-epiteliais, geralmente mais de 20 a cada 100 enterócitos
- Estágio Marsh 2: proliferação das criptas de Lieberkuhn
- Estágio Marsh 3: atrofia completa ou parcial das vilosidades
- Estágio Marsh 4: hipoplasia da arquitetura do intestino delgado
As mudanças geralmente melhoram ou são revertidas após o glúten ser removido da dieta, devendo ser realizada diversas biópsias meses (4 a 6) após o início da exclusão do glúten
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