INTRODUÇÃO A FISIOLOGIA (1 capítulo do Guyton, 13 ed.)

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Fisi�l�gia Geral
Aluna de Medicina: Greice A. Giongo
Livro: Guyton & Hall - Tratado de Fisiologia médica, 13ª ed.
Definições
★ A fisiologia estuda os mecanismos que mantêm o indivíduo em
equilíbrio e se baseia no estudo das funções das céls e órgãos. É a arte
de manter o equilíbrio no meio interno.
★ Célula - é a unidade funcional, que se adapta a determinada função.
★ Características básicas da cél - produzem energia a partir de reações
aeróbias, liberam produtos no citoplasma e reproduzem novas céls.
Meio interno da célula
É o líquido extracelular, é onde
se encontram dissolvidos íons e
nutrientes e onde se encontram
os produtos finais das reações
químicas realizadas pela cél.
Está em constante troca com
LIC.
Em um indivíduo adulto, de peso médio, 60% do líquido é IC e 40%
EC. O LEC se divide em intersticial e plasma, sendo a sua maior
parte intersticial. O LIC é o hialoplasma ou citosol.
40% do seu peso é sólido e 60% líquido. desses 60%, ⅔ está no LIC e
⅓ no LEC, sendo 80% no intersticial e 20% no plasma. Pessoas idosas
e obesas têm menos água.
Diferenças entre LEC e LIC
❖ No líquido extracelular (fora da célula) encontram-se grandes qtdades
de Na, cloretos, e íons bicarbonatos. Nutrientes para a cél, como: O,
glicose, ác. graxos e aa, e produtos das reações: Uréia, CO², entre
outros.
❖ No líquido intracelular encontra-se K, Mg e fosfatos.
❖ O fluído extracelular é transportado através de todas as partes do
corpo por meio do mov do sg nos vasos sguíneos e pela movimentação
de fluidos pelos capilares e espaços intercelulares dos tecidos.
❖ Para manter as funções do corpo em equilíbrio, agrupamentos
celulares assumiram a função de homeostase. O mecanismo da
homeostase estabiliza condições que estão desreguladas, como qdo
ocorre uma alteração de T०.
❖ Grupos de células especializadas fazem parte de órgãos específicos e
compreendem: um sistema gastrointestinal, que digere e absorve os
alimentos; um sistema respiratório que capta o oxigênio (O2) e elimina
o gás carbônico (CO2); um sistema excretor (urinário) que remove
excretas sólidas e líquidos; um sistema cardiovascular que distribui
os alimentos, o oxigênio (O2) e os produtos do metabolismo; um
sistema reprodutor para a perpetuação da espécie e os sistemas
nervoso e endócrino (hormonal) para coordenar e integrar as funções
metabólicas dos outros sistemas.
❖ Esses sistemas contribuem para a manutenção da homeostasia.
Home�stase: manutenção do meio interno
O termo homeostasia foi criado por Walter Cannon em 1929 e
significa manter as condições no meio interno, quase constantes.
Existem poderosos sistemas de controle para manter as concentrações
de sódio, íons de hidrogênio, nutrientes e outras substâncias do
organismo, em níveis que permitam às células, órgãos e tecidos
realizarem suas funções.
As funções normais do organismo exigem ações integradas de
células, tecidos, órgãos e múltiplos sistemas de controle nervosos,
hormonais e locais que contribuem conjuntamente para a homeostasia
e para a boa saúde.
A doença é considerada uma ruptura da homeostasia, mesmo
assim, no estado doente, os mecanismos homeostáticos permanecem
ativos e mantêm funções vitais, por meio de múltiplas compensações.
Essas compensações podem dificultar a distinção entre a causa princ
da doença e as respostas compensatórias e podem, a longo prazo,
contribuir para anomalias adicionais ao organismo. Por exemplo, as
doenças que com prometem a capacidade dos rins de excretar sal e
água podem levar a uma elevação da pressão arterial, que
inicialmente ajuda a recuperar os valores normais de excreção, de
modo que seja possível manter um equilíbrio entre a absorção e a
excreção renal. Esse equilíbrio é necessário para a manutenção da
vida, mas, durante longos períodos, a pressão arterial elevada pode
danificar vários órgãos, incluindo os rins, causando aumentos ainda
maiores na pressão arterial com intensificação da lesão renal.
Sistema de transporte e de troca do líquido extracelular
O líquido extracelular (LEC) é transportado através do corpo
em 2 estágios: 1º pela movimentação do sg pelos vasos sguíneos, 2º
movimentação entre os capilares sguíneos e os espaços intercelulares
entre céls e tecidos.
Todo o sangue (sg) percorre o circuito circulatório uma vez a
cada minuto, qdo o corpo está em repouso, e até 6x qdo ativo. O sg,
ao percorrer os capilares sguíneos, ocasiona a troca contínua do LEC
entre a parte plasmática do sg e o L. intersticial que preenche os
espaços intercelulares.
As paredes dos capilares são permeáveis a maioria das
moléculas no plasma do sg, com exceção das proteínas.
Origem d�s nutrientes do LEC
Sistema respiratório: o sg capta O₂ nos alvéolos. A memb entre os
alvéolos e o lúmen dos capilares pulmonares - memb alveolar - tem
0,4 a 2,0 micrômetros de espessura e o O₂ se difunde, por mov
molecular, através dessa memb para o sg.
Trato gastrointestinal (TGI): ocorre um processo de absorção - o TGI
recebe os alimentos e absorve carboidratos, ácidos graxos e aa e são
esses nutrientes que passam para o LEC.
Fígado e órgãos que realizam funções metabólicas: o fígado altera a
composição química de algumas substâncias liberadas pelo TGI
tornando-as mais efetivas para o corpo. Céls adiposas, mucosa GI,
rins e glândulas endócrinas contribuem para modificar substâncias e
armazenar até que sejam necessárias. O fígado tbém elimina resíduos
e subs tóxicas.
Sistema musculoesquelético: proporciona mobilidade para a proteção
contra ambientes adversos, sem o qual o organismo e seus
mecanismos homeostáticos poderiam ser destruídos.
Remoção d�s produt�s finais do metabolismo
Remoção do CO₂ pelos pulmões: o movimento respiratório do ar para
dentro e para fora dos pulmões libera o CO₂, presente na corrente
sanguínea, para a atmosfera. O CO₂ é o produto do metabolismo
mais abundante.
Rins: removem CO₂, produtos finais do metabolismo como uréia e
ác. úrico e o excesso de íons e água dos alimentos que podem se
acumular no LEC. A primeira filtragem remove quantidades grandes
de plasma - dos capilares glomerulares para os túbulos e depois
reabsorve para o sangue as substâncias necessárias - glicose, aa, água
e muitos íons. Produtos residuais, como ureia, é pouco reabsorvida e
passa pelos túbulos para a urina.
Trato Gastrointestinal (TGI): elimina por meio das fezes - materiais
não digeridos e resíduos não aproveitáveis.
Fígado: secreta na bile substâncias não digeridas, que depois são
eliminadas nas fezes. Atua desintoxicando e removendo fármacos.
Regulação das funções corporais
Sist. nervoso (SN): é composto por três partes:
1. aferência sensorial
2. SNC (Sistema Nervoso Central) ou parte integrativa
3. eferência motora
A parte sensorial detecta o estado do corpo e do meio ambiente,
exemplo: os olhos são órgãos sensoriais que nos dão a imagem do
ambiente.
O SNC possui o cérebro e a medula espinhal. O cérebro processa
e armazena a informação gerando as reações que o organismo vai
devolver em resposta às sensações. A eferência motora transmite o
que foi gerado pelo cérebro para realizar o desejo de cada um.
O SNA (Sistema Nervoso Autônomo) opera em nível
subconsciente e controla funções dos órgãos internos, como
movimentos do trato GI e secreções das glândulas.
Sist. hormonal: glândulas endócrinas, tecidos e órgãos secretam
hormônios, que são transportados pelo LEC para outras partes do
corpo. Esses hormônios irão ajudar a regular a função celular.Ex:
insulina controla o metabolismo de glicose, hormônios
adrenocorticoides controlam os íons de sódio e de potássio e o
metabolismo proteico, o H. paratireoide controla cálcio e fosfato dos
ossos. Os hormônios formam um sistema de regulação que
complementa o sistema nervoso.
Proteção do corpo
Sistema Imune: composto por glóbulos brancos, células teciduais
derivados dos glóbulos brancos, do timo, dos linfonodos e dos vasos
linfáticos. Esse sistema permite ao corpo distinguir suas próprias
células das células e substâncias estranhas e destruir os invasores por
fagocitose ou pela produção de leucócitossensibilizados ou por
proteínas especializadas que destroem ou neutralizam os invasores.
Sistema Tegumentar: a pele e seus apêndices (unhas, pelos) formam o
limite entre o meio interno do corpo e o externo. Ela cobre, acolchoa e
protege tecidos e órgãos, além de regular a temperatura e excretar
resíduos. Corresponde cerca de 12 a 15% do peso corporal.
Reprodução: contribui na homeostasia por meio da geração de novos
seres para substituir os que estão morrendo.
Sistemas de controle do corpo
Os sistemas de controle atuam dentro dos órgãos e por todo
corpo para controlar as inter-relações entre órgãos. Por ex: sist.
respiratório age em conjunto com o sist. nervoso regulando a
concentração de CO₂ no LEC. Fígado e pâncreas regulam
concentração de glicose, etc.
Exempl�s de mecanism�s de controle
Regulação de O₂ e CO₂ no LEC: O O₂ é essencial para as
reações a nível celular, por isso, o organismo dispõe de um mecanismo
especial para manter as concentrações quase constantes no LEC. Esse
mecanismo é dependente das características químicas da hemoglobina
presente nas hemácias.
Na passagem de sangue pelos pulmões a hemoglobina capta o
O₂, quando o sangue passa pelos capilares sanguíneos ela libera O₂
no líquido tecidual em que há O₂ reduzido. Essa regulação é
chamada de função de tamponamento do O₂ pela hemoglobina.
O CO₂ é produto final de reações oxidativas, por isso, seu
excesso no sangue causa desregulações, como a cessação das reações
realizadas pelas células que fornecem energia. Porém, concentrações
altas de CO₂ excitam o centro respiratório fazendo com que o
indivíduo respire mais rápido e profundo, o que remove o excesso de
CO₂ do sangue e dos tecidos teciduais, até que a concentração volte
ao normal.
Regulação da Pressão Sanguínea Arterial (PSA)
O sist. barorreceptor é um mecanismo de controle de ação
rápida. Estão localizados nas bifurcações das Aa. carótidas, no
pescoço, e no arco da aorta, no tórax. São estimulados pelo
estiramento da parede arterial.
Quando a PA (Pressão Arterial) sobe, os barorreceptores envia,
impulsos nervosos para o tronco cerebral, esses impulsos inibem o
centro vasomotor, que por sua vez, diminui o número de impulsos
transmitidos por esse centro, por meio do SNS (Sistema Nervoso
Simpático), para o coração e vasos sanguíneos.
A redução desses impulsos ocasiona a diminuição da atividade
de bombeamento do coração e também a vasodilatação dos vasos
sanguíneos periféricos, permitindo o aumento do fluxo sanguíneo
pelos vasos. Ambos os efeitos diminuem a PA.
Quando a PA está abaixo do normal, ocorre a redução do
estímulo dos receptores de estiramento, fazendo com que o centro
vasomotor fique mais ativo e, assim, causa aumento do bombeamento
cardíaco e vasoconstrição.
Faixas normais e características físicas d�s
constituintes do LEC
Valores fora das faixas normais são gerados por doenças, lesões
ou grandes agressões ambientais.
Deve-se levar em consideração os limites, a faixa de
normalidade é estreita. Por ex: o equilíbrio ácido-básico do corpo
possui valor normal de 7,4, sendo que uma alteração para baixo ou
para cima, de apenas 0,5 unidades, podem ser letais.
Outro fator, é a concentração de íons potássio - quando ele cai
para menos de um terço do normal, o indivíduo provavelmente
apresenta paralisia, em consequência da incapacidade dos nervos de
conduzir impulsos. Em contrapartida, se os íons de K₊ aumentarem
para duas ou mais vezes em relação ao normal, o músculo cardíaco
será gravemente deprimido.
Além disso, se a concentração de cálcio (Ca₂₊) cai abaixo da
metade, o indivíduo poderá apresentar contrações tetânicas dos
músculos, devido a geração espontânea de impulsos nervosos em
excesso nos nervos periféricos. Quando a concentração de glicose cai
abaixo da metade normal, o indivíduo apresenta irritabilidade mental
e, até, convulsões.
Constituintes e características físicas do LEC
Valor normal Faixa normal Limite não letal em curto prazo Unidade
O₂ venoso 40 35 - 45 10 - 1000 mmHg
CO₂
venoso
45 35 - 45 5 - 80 mmHg
Íon Na⁺ 142 138 - 146 115 - 175 mmol/L
Íon K⁺ 4,2 3,8 - 5,0 1,5 - 9,0 mmol/L
Íon Ca²⁺ 1,2 1,0 - 1,4 0,5 - 2,0 mmol/L
Íon Cl⁻ 106 103 - 112 70 - 130 mmol/L
Íon
HCO₃⁻
24 24 - 32 8 - 45 mmol/L
Glicose 90 75 - 95 20 - 1.500 mg/dL
Natureza de feedback negativo na maioria d�s
sistemas de controle.
Se um fator se torna excessivo ou deficiente, o sist. de controle
inicia um feedback negativo que consiste em uma série de alterações
que restabelecem o valor médio do fator, mantendo a homeostasia.
Por exemplo: na regulação de CO₂, a alta concentração do gás
no LEC aumenta a ventilação pulmonar, o que diminui a concentração
de CO₂ no LEC, pois os pulmões eliminam mais CO₂ do
organismo. Portanto, a alta concentração de CO₂ desencadeia
eventos para diminuir a concentração em sentido ao valor normal, o
que é negativo para o estímulo normal. Da mesma maneira, a
diminuição excessiva da concentração de CO₂ produz um feedback
que aumenta a concentração, o que, também é, uma resposta negativa
em relação ao estímulo inicial.
O ganho do sist. de controle
A eficácia dos sist. de controle é determinada pelo ganho do
feedback negativo, calculado da seguinte forma:
ganho=correção/erro
Ex: infundi-se grande volume de sangue em uma pessoa em
que o sist. barorreceptor não está funcionando, a pressão passa de 100
para 175 mmHg. Infundindo o mesmo volume de sangue em uma
pessoa em que o sist. barorreceptor estiver funcionando, a pressão se
eleva 25 mmHg. Deste modo, o sist. de controle por feedback provocou
uma correção de -50 mmHg (de 175 para 125 mmHg), permanecendo
um aumento de 25 mmHg, chamado “erro”. Isto significa que o sist.
de controle não é 100% eficaz na prevenção de alterações.
Neste exemplo, a correção é de -50 mmHg e o erro é de 25
mmHG, o ganho do sist. barorreceptor é de -2 mmHg, ou seja, o
distúrbio que aumenta ou diminui a PA o faz apenas com um terço
do que ocorreria se esse sistema de controle não estivesse presente.
O ganho de alguns sistemas de controle são maiores do que o
do sist. barorreceptor, por ex, o ganho do sist. que controla a
Temperatura (T⁰) interna do corpo (-33 quando a pessoa é exposta ao
frio).
Feedback p�sitivo - cicl�s vici�s�s e morte
O feedback positivo não leva a estabilidade, mas, a
instabilidade e, por vezes, a morte.
Por exemplo: o coração bombeia 5 litros de sangue por min. Se
houver uma perda sanguínea de 2 L a quantidade de sangue no corpo
cai para níveis muito baixos, sendo insuficiente para o coração
bombear eficientemente. Consequentemente, a PA cai e o fluxo de
sangue para o músculo cardíaco diminui, resultando em
enfraquecimento do coração, diminuição acentuada do bombeamento e
diminuição do fluxo sanguíneo coronariano. Esse ciclo se repete várias
e várias vezes até que ocorra a morte. A cada ciclo do feedback
ocorre um maior enfraquecimento do coração, ou seja, o estímulo
inicial causa mais estímulo, o que é um feedback positivo.
Um feedback positivo moderado pode ser superado pelo
feedback negativo do corpo, e o ciclo vicioso não se desenvolve. No ex
supracitado, se a perda sanguínea tivesse sido de 1 litro, os
mecanismos normais de feedback negativo para controle de débito
cardíaco e da PA superariam o feedback positivo, e o indivíduo se
recuperaria.
A utilidade do feedback positivo
Em alguns casos, o corpo utiliza o feedback positivo a seu
favor. É o caso dos fatores de coagulação. Assim que um vaso
sanguíneo se rompe e começa a formar um coágulo, enzimas no
interior do coágulo são ativadas, essas enzimas agem sobre outras
enzimas inativadas, causando mais coagulação. Esse processo
continua até que o orifício no vaso se feche e o sangramento cesse.
Outro caso de feedback positivo útil, é nas contrações uterinas.
Quando as contrações ficam fortes para que a cabeça do feto empurre
o colo uterino, o estiramento do colo envia sinais através do músculo
uterino para o corpo do útero, causando ainda mais contrações.
Outro uso do feedback positivo, é na geração de sinais nervosos.Quando a membrana da fibra nervosa é estimulada, ocorre o
vazamento de íons Na⁺ para o interior da fibra. Esse íon dentro da
fibra muda o potencial da membrana, o que, por sua vez, causa maior
abertura dos canais, mais alteração de potencial e maior abertura de
canais de Na⁺. O leve vazamento se torna uma explosão criando o
potencial de ação. Esse potencial de ação faz com que a corrente
elétrica flua, tanto no interior como no exterior, ao longo da fibra,
dando início a outros potenciais de ação.
Nos casos em que o feedback positivo é útil, o feedback positivo
faz parte de um processo geral de feedback negativo. Por exemplo, no
caso de coagulação sanguínea, o processo de coagulação por feedback
positivo é processo de feedback negativo para a manutenção do
volume normal de sangue.
Controle adaptativo - feed-forward
O cérebro usa o princípio chamado controle por feed-forward.
Por exemplo: Alguns movimentos do corpo ocorrem tão rápido que
não há tempo para os sinais percorrerem todo o caminho da periferia
do corpo até o cérebro, e então, voltarem, novamente a periferia para
controlar o movimento . Se os movimentos não são realizados de
forma correta, o cérebro corrige os sinais de feed-forward, que envia
aos músculos na próxima vez. Se ainda forem necessárias mais
correções, este processo será realizado novamente. Esse processo é
chamado de controle adaptativo, que de certa forma, é um feedback
negativo retardado.