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1 2 FISIOLOGIA RESUMIDA: Pode não ser tão bom, mas deve te ajudar. “Agradeço à minha família, que sempre falava daquele boy da quinta série que passou em medicina e eu ainda estava no cursinho.” “Agradeço a Deus, que é a única razão da minha esperança”. 3 Sobre os autores do resumo Imagem meramente ilustrativa do compilador. (Bonito, né?) Olá! Sou Luís, da Turma 75. Esse resumo foi feito em 2020 e isso é tudo que você precisa saber, okay? Nada mais. Se quiser o arquivo em Word, boa sorte com as buscas. Saudamos o Gloriosíssimo Gabriel Veloso, lindão que ajudou a escrever esse trabalho! Salve! FISIOLOGIA RESUMIDA: Um resumo bem razoável que pode te ajudar a não levar final em fisiologia. É bom que saiba que só compilei autores e inclusive alguns textos de seus livros –sem intenção de plágio, já que não existe restrição de como forma de estudar para as tutorias– SEM FINS LUCRATIVOS (não sei como coloca pisca-pisca, mas se soubesse, colocaria), o que é perceptível porque está disponível no MEGA da sua turma sem nenhum custo porque algum dos meus afilhados ou colegas postou para seu calouro e o infeliz disponibilizou para a turma toda. Apesar de ter formato de livro, parecer com um livro, ter capa de livro, essa introdução de livro e até mesmo vocabulário de livro, não é um livro, mas sim um resumo. Se quiser facilidade, utilize um Word atualizado e, na guia “Exibir”, no painel principal, e ative a opção “Painel de Navegação”. Prontinho, agora você não vai mais reclamar que não tem numeração nas páginas! Saiba que seu desespero já foi sentido centenas de vezes por centenas que alunos que estudaram antes de você e quase todo mundo dá conta de passar e se tornar um bom médico(a). Por favor, entenda que assim como eu surtei bastante e levei horas e horas para escrever (com alguns trechos de Ctrl+C e Ctrl+V) esse resumo, outras pessoas também podem precisar da sua ajuda no futuro! Então faça como pessoas gentis fazem e compartilhem os livros que vocês gastaram uma fortuna para comprar (ou estão pirateando, mas isso é crime) com os coleguinhas pé-rapado como eu, viu? Bons estudos para você! Que Deus tenha misericórdia de você e te abençoe muito nessa jornada. Foi mal pela zoeira! SENHORES AUTORES, NÃO TENHO INTERESSE EM QUEBRAR SEUS DIREITOS AUTORAIS E NEM PLAGIAR VOCÊS! Não se esqueça de orar e ler a bíblia, porque somente Cristo é a Verdade e o Caminho! “Não adulterarás” Êxodo 20.14 “Não furtarás” Êxodo 20.15 “Disse-lhe Jesus: Eu sou o caminho, e a verdade e a vida; ninguém vem ao Pai, senão por mim.” João 14:6 https://www.bibliaonline.com.br/acf/jo/14/6+ https://www.bibliaonline.com.br/acf/jo/14/6+ 4 SUMÁRIO Potenciais de membrana e de ação ............................. 9 Equação de Nernst ................................................... 9 Equação de Goldman ............................................... 9 Medida do potencial de membrana ....................... 10 Potencial de Repouso de Membrana dos Neurônios. 10 Transporte ativo: Bomba de sódio e potássio........ 10 Origem do potencial de repouso normal da membrana .............................................................. 10 Potencial de ação dos neurônios ............................... 11 Estágios............................................................... 11 Canais iônicos ......................................................... 12 Ativação e inativação do canal de sódio regulado pela voltagem ..................................................... 13 Canais de potássio regulados por voltagem ...... 13 Processo por etapa do potencial de ação .......... 13 Potencial de equilíbrio ....................................... 13 Hipercalemia ...................................................... 13 Início do potencial de ação .................................... 14 Propagação do potencial de ação ...................... 14 Princípio do “tudo ou nada” ............................... 15 Reestabelecendo o potencial iônico .................. 15 Platô em potenciais de ação .............................. 15 Ritmicidade de alguns tecidos ................................ 15 Fibras nervosas ........................................................... 16 Condução saltatória ........................................... 16 Sistema Nervoso Autônomo (SNA) ............................ 18 Organização do SNA ............................................... 19 Fibras colinérgicas e adrenérgicas.......................... 19 Como funcionam os neurotransmissores .......... 20 Miastenia grave .................................................. 21 Receptores nos órgãos efetores ............................ 21 Receptores de Acetilcolina ................................. 21 Receptores da Norepinefrina ............................. 23 Respostas dos Adrenorreceptores à Norepinefrina e à Epinefrina .............................. 24 Tabela-resumo dos agonistas e antagonistas .... 25 Resumo das ações dos sistemas simpático e do parassimpático ....................................................... 26 Ciclo Cardíaco ........................................................... 27 Histologia do coração ............................................ 27 Ejeção de Sangue dos Ventrículos Durante a Sístole ............................................................................... 28 Sons ouvidos na ausculta ................................... 28 Pressão x volume no coração ................................. 28 Regulação do bombeamento cardíaco ................... 28 Inervação simpática e parassimpática ................ 28 Excitação rítmica do coração ..................................... 28 Síndrome de Stokes-Adams. .............................. 30 Ação do sistema parassimpático no controle cardíaco .................................................................. 30 Ação do sistema simpático no controle cardíaco ... 30 Eletrocardiograma normal ......................................... 30 Eletrocardiogramas anormais .................................... 31 Débito cardíaco, retorno venoso e regulação ........... 31 Valores normais para o débito cardíaco ................ 31 Coração hipo e hiperfeficaz ................................... 31 Coração hipereficaz ........................................... 31 Coração hipoeficaz ............................................. 31 Controle do débito cardíaco .................................. 31 Circulação coronariana .............................................. 32 A circulação ............................................................ 32 O metabolismo local é o principal controlador do fluxo coronariano ............................................... 32 Controle nervoso ............................................... 32 Principais causas de morte (guyton p.803) ........ 33 Referências ................................................................ 33 Mecanismos de controle da P.A. ............................... 34 Controle rápido ...................................................... 34 Sistema Barorreceptor ....................................... 34 Sistema Quimiorreceptor .................................. 35 Receptores de baixa pressão ............................. 35 Reflexo de Bainbridge ........................................ 35 Resposta Isquêmica do SNC ....................................... 35 5 Reação de Cushing ................................................. 36 Características especiais do controle Nervoso da Pressão arterial .......................................................... 36 Ondas Respiratórias na Pressão Arterial................ 36 Ondas vasomotoras (Ondas de Mayer) .................. 36 O Papel dos Rins no Controle a Longo Prazo da Pressão Arterial e na Hipertensão: O Sistema Integrado de Regulação da Pressão Arterial .............. 36 Sistema rim-líquidos coporais para o controle da pressão arterial ...................................................... 37 Angiotensina e Aldosterona na regulação da pressão ............................................................... 37 Importância do Sal (NaCl) no esquema Rim- Líquidos corporais .............................................. 37 A Hipertensão Crônica (Pressão Sanguínea Alta) é Causada pelo Déficit da Função Renal ................... 38 Sistema Renina-Angiotensina..................................... 38 Referências ................................................................. 39 Sistema respiratório ................................................... 40 Anatomia do Sistema Respiratório ........................ 40 Histologia do Sistema respiratório ......................... 42 Fossas nasais ...................................................... 42 Seios paranasais ................................................. 43 Nasofaringe ........................................................ 43 Laringe ................................................................ 43 Árvore Brônquica ............................................... 44 Fisiologia do Sistema Respiratório ......................... 45 Ventilação pulmonar .......................................... 45 Circulação Pulmonar, Edema Pulmonar, Líquido Pleural .................................................................... 48 Referências ................................................................. 48 Trocas Gasosas ........................................................... 49 O ar alveolar e o atmosférico possuem composições diferentes ............................................................... 49 Difusão dos Gases pela membrana respiratória .... 50 Fatores que determinam a intensidade da difusão gasosa ................................................................. 51 Capacidade de difusão da membrana respiratória ............................................................................ 51 Efeito da Proporção Ventilação-Perfusão na Concentração de Gás Alveolar ........................... 51 Transporte de O2 e CO2 no sangue e nos líquidos teciduais ................................................................. 52 Transporte de oxigênio no sangue arterial ........ 52 Difusão de Oxigênio dos Capilares Periféricos para o Líquido Tecidual ...................................... 52 Difusão de Oxigênio dos Capilares Periféricos Para as Células Teciduais ................................... 52 Difusão de dióxido de carbono das células teciduais periféricas para os capilares e dos capilares pulmonares para os alvéolos .............. 53 Oxigênio e Hemoglobina ........................................ 53 A hemoglobina como um tampão de Po2: ......... 53 Fatores que alteram a curva de dissociação de oxigênio-hemoglobina ........................................... 53 Desvio para a direita da curva de dissociação oxigênio-hemoglobina durante o exercício ....... 54 Transporte de dióxido de carbono no sangue ....... 54 Formas químicas pelas quais o dióxido de carbono é transportado ..................................... 54 Curva de dissociação do CO2 .............................. 55 Efeito Bohr ......................................................... 55 Efeito Haldane.................................................... 55 Proporção das trocas respiratórias (R) .................. 55 Regulação da respiração ............................................ 55 Centro Respiratório ............................................... 55 Grupo respiratório dorsal .................................. 56 Grupo pneumotáxico ......................................... 56 Grupo ventral ..................................................... 56 Reflexo de insuflação de Hering-Breuer ................ 56 Controle químico da respiração ............................. 56 Outros receptores (resumo de Letícia T.73) .......... 57 Referências ................................................................ 57 Sistema renal ............................................................. 58 Elementos vasculares do rim ................................. 58 Rins Filtram, reabsorvem e secretam .................... 59 Processo de Filtração ............................................. 59 6 Reflexo da Micção .................................................. 61 A pressão nos capilares causa a filtração ............... 61 Autorregulação da TGF........................................... 61 Resposta Miogênica ........................................... 61 Retroalimentação (feedback) tubuloglomerular 62 Ação do sistema nervoso autônomo .................. 62 Substâncias que alteram a FG e o FSR ................... 63 Exames: .................................................................. 64 Observações: .......................................................... 64 Referências ................................................................. 64 Reabsorção renal ........................................................ 65 A reabsorção tubular é quantitativamente grande e muito seletiva ......................................................... 65 A Reabsorção inclui mecanismos passivos e ativos ............................................................................ 65 Secreção renal ............................................................ 68 Reabsorção e secreção ao longo de porções diferentes do néfron .................................................................... 69 Túbulo proximal ..................................................... 69 Alça de Henle.......................................................... 69 Túbulo distal ........................................................... 70 Ducto coletor medular ........................................... 72 Resumo ................................................................... 72 Regulação da reabsorção ........................................... 73 Equilíbrio Glomerulotubular .................................. 73 Forças físicas do líquido capilar peritubular e intersticial renal ...................................................... 73 Controle Hormonal ................................................. 73 Ativação do sistema nervoso simpático ................. 75 Balanço iônico ............................................................ 75 Sódio ....................................................................... 75 Potássio .................................................................. 75 Fosfato .................................................................... 76 Cálcio ...................................................................... 76 Magnésio ................................................................ 77 Diuréticos ................................................................... 77 Diuréticos osmóticos .............................................. 78 Inibidores da anidrase carbônica ........................... 78 Referências ................................................................ 78 RESUMO: .................................................................... 79 Fisiologia ácidobásica ................................................. 82 PH dos Líquidos Corporais ..................................... 82 Produção de Ácidos no Organismo ........................ 82 CO₂ ..................................................................... 82 Ácidos Fixos ........................................................ 83 Tamponamento ..................................................... 83 Princípios de Tamponamento............................ 83 Equação de Handerson-HAsselbach .................. 83 Curva de Titulação ................................................. 84 Tampões do Líquido Extracelular .......................... 84 Tampão Bicarbonato .......................................... 84 Tampão HPO₄⁻⁻/H₂PO4⁻ .................................... 85 Tampões do Líquido Intracelular ........................... 85 Fosfatos Orgânicos ............................................. 86 Proteínas ............................................................ 86 Mecanismos Renais no Balanço Acidobásico ........ 86 REabsorção de HCO₃⁻ filtrado. ........................... 86 Mecanismos ........................................................... 87 Efeito da Carga Filtrada de HCO₃⁻. ..................... 87 Efeito do Volume do LEC.................................... 88 Efeito da PCO₂ .................................................... 88 Excreção de H⁺ na Forma de Ácido Titulável ..... 88 Mecanismos de Excreção de Ácidos Tituláveis .. 88 Quantidade de Tampão na Urina ...................... 89 PK dos Tampões Urinários ................................. 89 Excreção de H⁺ como NH₄⁺ ................................ 89 Efeito do PH Urinário sobre a excreção de NH₄⁺ ........................................................................... 91 Efeito da Concentração Plasmática de K⁺ Sobre a síntese de NH₃ .................................................... 91 Comparação da Excreção de Ácido Titulável com a Excreção NH₄⁺ ................................................. 91 Distúrbios Acidobásicos ......................................... 91 Hiato Aniônico do Plasma .................................. 92 7 Mapa Acidobásico .............................................. 93 Regras para as Respostas Compensatórias ............ 94 Acidose Metabólica ................................................ 94 Alcalose Metabólica ............................................... 95 Acidose Respiratória .............................................. 95 Alcalose Respiratória .............................................. 96 Líquidos corporais ...................................................... 97 Entrada e saída de líquidos é balanceada .............. 97 Composição do líquido intracelular e extracelular 98 As composições iônicas do plasma e do líquido intersticial são similares ..................................... 98 Medida dos volumes líquidos nos diferentes compartimentos líquidos do corpo – o princípio indicador-diluição ................................................... 98 Medida da água total do corpo .............................. 99 Medida do volume do líquido extracelular ........ 99 Cálculo do volume intracelular .......................... 99 Cálculo do volume total de plasma .................... 99 Calculo do volume de líquido intersticial ........... 99 Medida do volume sanguíneo ............................ 99 Regulação da troca de líquidos e equilíbrio osmótico entre líquidos intracelulares e extracelulares ........ 99 Osmolalidade...................................................... 99 Cálculo da osmolaridade e pressão osmótica de uma solução ..................................................... 100 Osmolaridade dos líquidos corporais ............... 100 O equilíbrio osmótico é mantido entre os líquidos intra e extracelulares........................................ 100 Soluções isotônicas, hipotônicas e hipertônicas .. 100 Sistema endócrino .................................................... 101 Hipófise .................................................................... 101 Hipotálamo controla a secreção da hipófise ........ 102 Hormônios inibidores e estimuladores ................ 102 Funções fisiológicas do hormônio do crescimento .............................................................................. 103 Efeitos no Crescimento .................................... 103 Efeitos metabólicos .......................................... 103 Crescimento ósseo ............................................... 104 Somatomedinas: substâncias intermediárias do GH ............................................................................. 104 Regulação da secreção do hormônio do crescimento ......................................................... 105 O Papel do Hipotálamo, do Hormônio Liberador do Hormônio do Crescimento e da Somatostatina no Controle da Secreção do Hormônio do Crescimento ............................................................................. 105 Anormalidades relacionadas ............................... 106 Hipófise posterior e sua relação com o hipotálamo ............................................................................. 106 Funções fisiológicas do ADH ................................ 107 Regulação do ADH ........................................... 107 Ocitocina .............................................................. 107 Referências .............................................................. 107 Tireoide .................................................................... 108 Iodo ...................................................................... 108 Bioquímica de formação da tirosina e triiodotironina e a tireoglobulina ........................ 108 A ação dos hormônios tireoidianos tem início lento e longa duração ...................................... 110 Funções fisiológicas dos hormônios tireoidianos 110 Aumentar a transcrição de genes .................... 110 Hormônios tireoidianos aumentam a atividade metabólica celular ............................................... 110 Efeito do hormônio no crescimento .................... 111 Outros efeitos ...................................................... 111 Regulação da secreção......................................... 112 Frio e outros estímulos neurogênicos ............. 113 Feedback do hormônio tireoidiano para reduzir a secreção de TSH ............................................... 113 Substâncias que alteram a homeostasia ......... 114 Doenças da Tireoide ............................................ 114 Hipertireoidismo .............................................. 114 Hipotireoidismo ............................................... 115 Cretinismo ........................................................ 116 Hormônios Adrenocorticais ..................................... 117 Corticosteroides: Mineralocorticoides, Glicocorticoides e Androgênios ........................... 117 8 Síntese e Secreção dos Hormônios Adrenocorticais .............................................................................. 117 Mineralocorticoides ......................................... 117 Glicocorticoides ................................................ 118 Funções dos Mineralocorticoides – Aldosterona . 118 Efeitos Renais e Circulatórios da Aldosterona . 118 Ações da Aldosterona nas Glândulas Sudoríparas, Salivares e Células Epiteliais Intestinais ........... 119 Mecanismo Celular da Aldosterona ................. 119 Regulação dos Mineralocorticoides ..................... 120 Funções dos Glicocorticoides ............................... 120 Efeitos no Metabolismo de Carboidratos ........ 120 Efeitos no Metabolismo de Proteínas .................. 121 Efeitos do Cortisol no Metabolismo de Gorduras 121 O Cortisol é Importante no Estresse e na Inflamação .............................................................................. 121 Efeitos Anti-inflamatórios ................................ 122 Mecanismo Celular (Imunológico) ................... 122 Regulação da Secreção de Cortisol ...................... 122 Ciclo Circadiano da Secreção de Glicocorticoides .......................................................................... 123 Síntese e Secreção do ACTH Associado aOutras Substâncias ........................................................... 123 Anormalidades da Secreção Adrenocortical ........ 124 Hiperadrenalismo (Síndrome de Cushing) ........... 124 Aldosteronismo primário (Síndrome de Conn) .... 125 Síndrome Androgenital ........................................ 125 Referências ............................................................... 125 9 PROBLEMA 1 POTENCIAIS DE MEMBRANA E DE AÇÃO Potencial elétrico de membrana ou potencial transmembranar ou voltagem da membrana é a diferença de potencial elétrico (voltagem) entre os meios intra e extracelular. Por exemplo, a concentração de potássio é maior na face interna da membrana da fibra nervosa, mas bastante baixa na sua face externa. Nas fibras nervosas normais de mamíferos, a diferença de potencial é cerca de 94 milivolts, com negatividade na face interna da membrana, quando se considera que a concentração de potássio é maior do lado de dentro da fibra. Entretanto, quando se considera que a quantidade de sódio do lado de fora é maior do que do lado de dentro, a membrana se torna permeável a esses íons e cria um potencial com negatividade na face externa. Nesse momento, o potencial está em torno de 61 mV. Guyton – Fisiologia 13ºEd. Entretanto, quando se considera que a quantidade de sódio do lado de fora é maior do que do lado de dentro, a membrana se torna permeável a esses íons e cria um potencial com negatividade na face externa. Nesse momento, o potencial está em torno de 61 mV. EQUAÇÃO DE NERNST Descreve a relação do potencial de difusão com a diferença de concentração de íons através de uma membrana. O valor do potencial de difusão, em toda a membrana, que se opõe exatamente ao da difusão efetiva de um íon em particular através da membrana é conhecido como potencial de Nernst para esse íon. A equação a seguir, chamada equação de Nernst, pode ser usada para o cálculo do potencial de Nernst para qualquer íon univalente na temperatura normal do corpo de 98,6 ºF (37 ºC): “Z” equivale à carga elétrica do íon. Essa fórmula geralmente é utilizada assumindo-se que o potencial no líquido extracelular é igual a zero. Utiliza-se sinal positivo quando o íon que sai é negativo, e negativo se o íon for positivo. Dessa maneira, quando a concentração dos íons positivos de potássio na parte interna for 10 vezes maior que na parte externa, o log de 10 é 1, de modo que o potencial de Nernst é calculado como –61 milivolts no lado interno da membrana. EQUAÇÃO DE GOLDMAN Leva em conta a difusão de mais de um íon. Logo, para o cálculo, vários fatores são importantes, como: 1) Polaridade das cargas elétricas de cada íon; 2) A permeabilidade da membrana (P) para cada item; 3) As concentrações (C) dos respectivos íons do lado interno (i) e lado externo (e) da membrana. A partir da equação de Goldman vários pontos- chave tornam-se evidentes. Primeiro, os íons sódio, potássio e cloreto são os íons mais importantes envolvidos no desenvolvimento dos potenciais de membrana nas fibras musculares e nervosas, bem como nas células neuronais do sistema nervoso. Segundo, o grau de importância de cada um desses íons na determinação da voltagem é proporcional à permeabilidade da membrana para cada íon em particular. https://pt.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9trico https://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica https://pt.wikipedia.org/wiki/Voltagem 10 Terceiro, gradiente positivo de concentração iônica de dentro para fora da membrana causa eletronegatividade no lado de dentro da membrana. MEDIDA DO POTENCIAL DE MEMBRANA Utilizando-se um voltímetro muito preciso e sensível a pequenas alterações de tensão, pode-se identificar o potencial da membrana. Enquanto o eletródio está do lado de fora da membrana, marca zero, pois o potencial ainda não é medido. Ao entrar em contato com a parte interna da membrana, passa a medir -90mV. Guyton – Fisiologia 13ºEd. Guyton – Fisiologia 13ºEd. POTENCIAL DE REPOUSO DE MEMBRANA DOS NEURÔNIOS O potencial de repouso das membranas das fibras nervosas mais calibrosas, quando não estão transmitindo sinais nervosos, é de cerca de –90 milivolts. Isto é, o potencial dentro da fibra é 90 milivolts mais negativo do que o potencial no líquido extracelular, do lado de fora da fibra. TRANSPORTE ATIVO: BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO Transporta continuamente íons sódio para fora da célula, e íons potássio para dentro da célula. A bomba de Na+-K+ produz também grande gradiente de concentração para o sódio e para o potássio, através da membrana nervosa em repouso. Esses gradientes são os seguintes: Na+ (externo): 142 mEq/L Na+ (interno): 14 mEq/L K+ (externo): 4 mEq/L K+ (interno): 140 mEq/L As proporções entre esses dois íons respectivos, de dentro para fora, são: Na+interno/Na+externo = 0,1 K+interno/K+ externo = 35,0 Guyton – Fisiologia 13ºEd. Vazamento do potássio e do sódio: na célula nervosa, existem canais na membrana, algumas conhecidas como “domínio duplo-poro”, por onde o potássio pode vazar. De forma semelhante, quantidades mínimas de sódio podem vazar pela membrana, mas o canal é cerca de 100 vezes mais permeável ao K+. ORIGEM DO POTENCIAL DE REPOUSO NORMAL DA MEMBRANA Alguns fatores contribuem para o potencial de membrana de cerca de -90mV: Potencial de difusão do potássio: tendo em vista que a proporção de potássio no meio interno para o externo é de 35 para 1, multiplicado por -61 11 (fórmula de Nernst), dá -94mV, que equivale ao potencial de repouso dentro da fibra. Contribuição da difusão de sódio através da membrana nervosa: utilizando-se a equação de Goldman, levando em conta a quantidade de íons de sódio e potássio, obtém-se o valor de -86mV. Contribuição da bomba de sódio e potássio: o bombeamento de mais íons sódio para fora do que íons potássio para dentro, produz perda progressiva de cargas positivas, criando um potencial de cerca de -4mV. Somado ao valor de -86mV, totaliza os - 90mV. Guyton – Fisiologia 13ºEd. POTENCIAL DE AÇÃO DOS NEURÔNIOS Os sinais nervosos são potenciais de ação (rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam com grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa). O potencial se inicia por uma alteração súbita do potencial de membrana normal negativo para um potencial positivo, terminando com retorno quase repentino para o potencial negativo. ESTÁGIOS Guyton – Fisiologia 13ºEd. Estágio de repouso: antes do início do potencial de ação. Nesse estágio, a membrana se encontra polarizada, em virtude dos -90mV. Estágio de despolarização: nesse momento, a membrana fica muito permeável à sódio, positivamente carregado. Em fibras mais calibrosas, isso faz com que o potencial antes negativo aumente rapidamente e ultrapasse o zero (overshoot) e se torne positivo. Em fibras menos calibrosas, o potencial se aproxima de zero. Estágio de repolarização: alguns milissegundos após a membrana ficar permeável aos íons sódio, os canais de sódio começam a se fechar e os de potássio se abrem muito mais do que o normal, o que causa uma rápida difusão de potássio para o lado exterior, que reestabelece o potencial de repouso negativo da membrana. Corrente de influxo é o fluxo de cargas positivas para o interior da célula. Assim, as correntes de influxo despolarizam o potencial de membrana. Exemplo de corrente de entrada é o fluxo de Na+, para dentro da célula, durante a fase ascendente do 12 potencial de ação. Corrente de efluxo é o fluxo de cargas positivas para fora da célula. As correntes de efluxo hiperpolarizam o potencial de membrana. Exemplo de corrente de efluxo é o fluxo de K+ para forada célula durante a fase de repolarização do potencial de ação. Potencial limiar é o potencial de membrana onde a ocorrência do potencial de ação é inevitável. Uma vez que o potencial limiar é menos negativo do que o potencial de membrana em repouso, a corrente de influxo é necessária para despolarizar o potencial de membrana até o limiar. No potencial limiar, a corrente de total influxo (p. ex., de Na+) fica maior do que a corrente de total influxo (p. ex., de K+) e a despolarização resultante se torna autossustentada, originando a fase ascendente do potencial de ação. Se a corrente de total influxo for menor do que a corrente de total efluxo, a membrana não será despolarizada até o limiar e não ocorrerá potencial de ação (veja resposta tudo ou nada). Pico do potencial de ação (ultrapassagem) é a fase do potencial de ação onde o potencial de membrana é positivo (interior da célula positivo). Pós-potencial hiperpolarizante, também chamada de (hiperpolarização): é a fase do potencial de ação, após a repolarização, quando o potencial de membrana fica mais negativo do que em repouso. Período refratário é o período em que outro potencial de ação normal não pode ser iniciado em célula excitável. Os períodos refratários podem ser absolutos ou relativos. 1) Período refratário absoluto – representa um momento em que a célula não consegue receber um segundo estímulo. Isso representa o maior tempo de um potencial de ação. A célula não consegue receber um segundo estímulo, pois os canais de sódio estarão inativados nesse momento. Lembre- se que uma célula só é estimulada quando um canal de sódio é aberto. Se o mesmo está fechado, não teremos como estimulá-la, independente da grandeza do estímulo. 2) Período refratário relativo – Esse momento representa uma pequena parcela do potencial de ação e durante esse período a célula poderá receber um segundo estímulo e responder ao mesmo, mas sua intensidade deverá ser maior, pois a célula estará hiperpolarizada e mais distante do atingir seu limiar de excitação. Fonte: fisiologia fácil (site) CANAIS IÔNICOS Os canais iônicos são proteínas integrais transmembrânicas que, quando abertos, permitem a passagem de certos íons. Assim, os canais iônicos são seletivos e permitem que íons com características específicas se movam através deles. Essa seletividade é baseada na dimensão do canal e das cargas que o revestem. Os canais iônicos são controlados por comportas; dependendo da posição dessas comportas, os canais podem ficar abertos ou fechados. Quando o canal está aberto, os íons, para os quais é seletivo, podem fluir por ele por difusão passiva, seguindo o gradiente eletroquímico existente. Podem ser: Voltagem-dependentes: Comportas controladas por alterações no potencial de membrana. Dependentes de Segundo Mensageiro: comportas controladas por mudanças nos níveis de moléculas sinalizadoras intramoleculares, como AMPc ou o IP3. Sensores no meio intracelular os identificam. Um exemplo são as comportas dos canais de Na+ 13 no nodo sinusal cardíaco, que são abertos por aumento do AMP cíclico. Ligante-dependentes: têm comportas controladas por hormônios e neurotransmissores. O receptor nicotínico, na placa motora, por exemplo, é, na verdade, um canal iônico que se abre com a ligação da acetilcolina (ACh); quando aberto, o canal é permeável aos íons Na+ e K+. ATIVAÇÃO E INATIVAÇÃO DO CANAL DE SÓDIO REGULADO PELA VOLTAGEM Esse canal tem duas comportas – uma externa, chamada de canal de ativação, e uma interna, chamada de canal de inativação. Ativação: quando o potencial de membrana se torna menos negativo do que no estado de repouso, se aproximando de zero – cerca de -70mV a - 50mV– e causando uma alteração conformacional abrupta da comporta, fazendo com que o canal fique totalmente aberto. Nesse estado ativado, a membrana fica de 500 a 5000 vezes mais permeável ao sódio. Inativação: o aumento da voltagem faz com que a comporta de inativação comece a funcionar e interrompa o fluxo iônico. Isso acontece poucos décimos de milésimo de segundo após a abertura dos canais. Entretanto, o fechamento é bem mais lento que a abertura. A tetrodotoxina (toxina obtida do baiacu japonês) e o anestésico local lidocaína bloqueiam esses canais de Na+ voltagem-dependentes e previnem a ocorrência de potenciais de ação no sistema nervoso. CANAIS DE POTÁSSIO REGULADOS POR VOLTAGEM Quando o potencial de membrana sai de -90mV para próximo de zero, essa alteração causa a abertura conformacional da comporta, permitindo o aumento da saída de potássio. Esses geralmente se abrem apenas quando os canais de sódio estão se fechando. Isso faz com que o potencial seja recuperado, já que existe diminuição da entrada de sódio e aumento da saída de potássio. O TEA (tetraetilamônio) bloqueia os canais de potássio voltagem dependentes. PROCESSO POR ETAPA DO POTENCIAL DE AÇÃO Em repouso: canais de potássio abertos, alta permeabilidade ao potássio. Baixa condutância ao Na+. Despolarização rápida (fase ascendente): abertura rápida da das comportas de ativação. Sódio entra. Repolarização (fase descendente): Comportas de inativação fecham os canais de sódio e ocorre abertura dos canais de potássio. Pós-potencial hiperpolarizante: por pouco tempo após a repolarização, a condutância ao potássio é maior do que no estado de repouso e o potencial de membrana se aproxima do potencial de equilíbrio. POTENCIAL DE EQUILÍBRIO É o potencial de difusão que age impedindo a difusão. Por exemplo, em um recipiente com Na+ e Cl- em que há uma membrana permeável somente ao Na+, esse íon se moverá segundo o gradiente até que o excesso de cargas positivas impeça o fluxo. HIPERCALEMIA O limiar do potencial de membrana celular é atingido quando a permeabilidade pelo sódio se eleva ao ponto em que o influxo de sódio excede a saída de potássio, mantendo um estado de despolarização e desenvolvendo um potencial de ação (Conrado, 2010) Fonte: Conrado, 2010 14 Fonte: Conrado, 2010 O aumento da concentração extracelular de potássio despolariza a membrana celular e faz com que o potencial fique mais próximo do seu limiar. Entretanto, o limiar não ocorre porque essa despolarização sustentada fecha as comportas de inativação dos canais de sódio. Injeção letal: composta por três injeções, sendo: 1. Tiopentato de sódio: anestésico barbitúrico, serve para causar torpor ou coma; 2. Brometo de pancurônio: causa paralisia no diafragma; 3. Cloreto de potássio: causa hipercalemia, agindo, principalmente, no coração. INÍCIO DO POTENCIAL DE AÇÃO O início da elevação do potencial, a primeiro momento, aumenta a quantidade de canais de sódio abertos, que aumenta ainda mais o potencial e ocasiona a abertura de mais canais. Isso causa um feedback positivo que continua a alimentar o potencial até que as comportas de inativação se fechem. Entretanto esse feedback só acontecerá caso o potencial for o suficiente para atingir o limiar “de disparo”, o valor mínimo com o qual o potencial de ação começa a ocorrer. PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO O potencial, em um determinado segmento do neurônio se torna positivo por causa do potencial de ação e as cargas em seu interior se tornam positivas. Quando isso ocorre, os íons fluem para as regiões adjacentes de forma a iniciar novos potenciais de ação nessas regiões. Os impulsos nervosos se propagam em todas as direções a partir do ponto inicial e continuam a se propagar até que toda a membrana se encontre despolarizada. Linda – Fisiologia 5ªEd. Guyton – Fisiologia 13ºEd 15 Silverthorn – Fisiologia (2017) PRINCÍPIO DO “TUDO OU NADA” Após o início da propagação de um potencialde ação, a despolarização se propaga por toda a membrana de forma progressiva se todas as condições para a propagação estiverem presentes. Caso não estejam, a despolarização não prossegue. Ocasionalmente, isso pode ocorrer caso alguma região da membrana não gere voltagem o suficiente para excitar a área seguinte da membrana. REESTABELECENDO O POTENCIAL IÔNICO Após a despolarização da membrana, é necessário que o potencial de repouso seja reestabelecido. Para isso, a bomba de sódio e potássio age colocando novamente o sódio fora da fibra e o potássio dentro. Entretanto, esse processo de recarga demanda ATP, sendo considerado, por isso, um processo metabolicamente ativo. Um ponto importante é que o acúmulo de sódio no interior da membrana estimula a ação da bomba. PLATÔ EM POTENCIAIS DE AÇÃO O platô é um prolongamento do tempo em que a membrana se encontra despolarizada, em um valor próximo ao pico. Isso ocorre principalmente nas fibras musculares do coração, onde o platô dura de 0.2 a 0.3 segundo. Guyton – Fisiologia 13ºEd Esse platô ocorre por alguns motivos: • O coração possui dois tipos de canal que participam da despolarização: os canais de sódio, regulados pela voltagem e também chamados de canais rápidos, e os canais de cálcio-sódio (canais de cálcio tipo L), também conhecidos como canais lentos. A abertura rápida dos canais de sódio é responsável pela ponta (spike) do gráfico do potencial, enquanto a abertura lenta dos canais cálcio-sódio é responsável pelo platô. • Outra contribuição é dos canais de potássio regulados por voltagem, que possuem abertura mais lenta só se abrindo por completo no final do platô. Isso faz com que o potencial demore mais para retornar ao valor de repouso próximo de -80 a -90 mV. RITMICIDADE DE ALGUNS TECIDOS Descargas repetitivas espontâneas ocorrem normalmente no coração, em alguns músculos lisos e em muitos neurônios. Essas descargas são responsáveis pelo batimento rítmico do coração, peristaltismo intestinal e eventos neuronais como o controle da respiração. Apesar disso, muitos tecidos excitáveis podem apresentar descargas rítmicas. Por exemplo, fibras 16 nervosas mais calibrosas e fibras musculares esqueléticas podem gerar descargas quando submetidas a solução salina contendo veratridina, que ativa os canais de sódio quando a concentração dos íons cálcio cai a um valor crítico, o que aumenta a permeabilidade ao sódio. Para que um potencial de ação repetitivo ocorra, é necessário que a membrana possua permeabilidade natural suficiente aos íons sódio (e cálcio em alguns casos), de forma que consiga se repolarizar automaticamente. Por exemplo, o potencial de repouso da membrana no centro de controle cardíaco fica em torno de -70 a -60 mV, o que não é uma voltagem negativa o suficiente para manter os canais de sódio e cálcio totalmente fechados. Sequência: 1. Íons cálcio e sódio entram; 2. Aumenta a voltagem no sentido positivo e aumenta a permeabilidade; 3. Entrada de mais íons; 4. Geração do potencial de ação; 5. Repolarização; 6. Excitabilidade espontânea gera novo potencial. Guyton – Fisiologia 13ºEd Na imagem acima é possível perceber a hiperpolarização (undershoot), que coincide com o momento com que a membrana se torna muito permeável ao potássio e a corrente de efluxo desse íon desloca o potencial de membrana para um valor mais próximo do potencial de Nernst para o potássio. A hiperpolarização impede que a membrana seja reexcitada. FIBRAS NERVOSAS As fibras nervosas podem ser amielinizadas (as fibras mais delgadas) ou mielinizadas (fibras mais grossas). O axônio fica dentro da bainha de mielina. Guyton – Fisiologia 13ºEd A fibra nervosa está envolta pela bainha de mielina, contendo a substância lipídica esfingomielina, que age como um excelente isolante elétrico, depositada pelas células de Schwann. Entre as áreas mielinizadas encontram-se áreas sem as células de Schwann, chamadas Nódulos de Ranvier. CONDUÇÃO SALTATÓRIA Os íons de sódio que entram em um nódulo reforçam a despolarização e restabelecem a amplitude do potencial de ação quando ele passa de nódulo em nódulo. O salto visível do potencial de ação que ocorre quando ele passa de um nódulo para o outro é chamado de condução saltatória, proveniente da palavra em Latim saltare, que significa “pular”. Em doenças desmielinizantes, a perda da mielina dos neurônios dos vertebrados pode ter efeitos devastadores na sinalização neural. Nos sistemas 17 nervosos central e periférico, a perda da mielina retarda a condução dos potenciais de ação. Além disso, quando a corrente extravasa pelas regiões da membrana que agora estão sem isolamento, entre os nódulos de Ranvier repletos de canais de Na+, a despolarização que chega ao nódulo talvez não esteja mais acima do limiar, e a condução pode falhar. Guyton – Fisiologia 13ºEd Silverthorn – Fisiologia (2017) 18 Silverthorn – Fisiologia (2017) SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO (SNA) Esse sistema é o principal regulador da maior parte das funções viscerais do organismo. Um fato importante acerca desse sistema é que ele age muito rapidamente nos tecidos-alvo, de forma a, por exemplo, duplicar a frequência cardíaca em cerca de 3 a 5 segundos e, de 10 a 15 segundos, duplicar a pressão arterial. Na mesma média de tempo, pode reduzir a pressão a ponto de causar desmaio. 19 ORGANIZAÇÃO DO SNA O sistema nervoso central é ativado, principalmente, por centros localizados na medula espinhal, no tronco cerebral e no córtex límbico. O sistema nervoso autônomo também opera, em geral, por meio de reflexos viscerais, que são sinais subconscientes de órgãos viscerais. Os sinais autônomos eferentes são transmitidos aos diferentes órgãos corpo por meio de duas grandes subdivisões: o sistema nervoso simpático e o sistema nervoso parassimpático. Guyton – Fisiologia 13ºEd Guyton – Fisiologia 13ºEd FIBRAS COLINÉRGICAS E ADRENÉRGICAS As fibras simpáticas do segmento T1, em geral, (1) se projetam para cima na cadeia simpática, para terminar na cabeça; (2) de T2 para terminar no pescoço; (3) de T3, T4, T5 e T6 para o tórax; (4) de T7, T8, T9, T10 e T11 para o abdome; e (5) de T12, L1 e L2 para as pernas. Essa distribuição é aproximada e pode ocorrer superposição. As fibras nervosas simpáticas e parassimpáticas secretam principalmente uma das duas substâncias transmissoras sinápticas: acetilcolina ou norepinefrina. As fibras que secretam acetilcolina são chamadas colinérgicas. As que secretam SN simpático SN parassimpático 20 norepinefrina são chamadas adrenérgicas, termo derivado de adrenalina, que é o nome alternativo para a epinefrina. Todos os neurônios pré-ganglionares são colinérgicos. Entretanto, os pós-ganglionares são adrenérgicos, no simpático e colinérgicos. Guyton – Fisiologia 13ºEd COMO FUNCIONAM OS NEUROTRANSMISSORES O potencial de ação na célula pré-sináptica faz com que os canais de cálcio se abram. Um influxo de Ca2+, no terminal pré-sináptico, faz com que o neurotransmissor, armazenado nas vesículas sinápticas seja liberado. Este se liga a receptores na membrana pós sináptica, alterando seu potencial de membrana. Guyton – Fisiologia 13ºEd Linda – Fisiologia 5ªEd. Sequência de Eventos: 1. O potencial de ação trafega pelo motoneurônio até o terminal pré-sináptico. 2. A despolarização do terminal pré-sináptico abre os canais de Ca2+ e esses íons fluem em direção ao terminal. 3. A acetilcolina (ACh) sai da sinapse por exocitose. 4. A ACh se liga a seu receptor na placa motora. (Receptor nicotínico) 5. Os canais de Na+ e K+ se abrem na placa motora. 6. A despolarização da placa motora provoca a geração de potenciais de ação no tecido muscularadjacente. 7. A ACh é degradada a colina e acetato pela acetilcolinesterase (AChE); a colina é captada pelo terminal pré-sináptico por cotransportador de Na+-colina. Linda – Fisiologia 5ªEd. AChE – Acetilcolinesterase AGENTES QUE AFETAM A TRANSMISSÃO NEUROMUSCULAR • A toxina botulínica bloqueia a liberação de ACh pelos terminais pré-sinápticos, interrompendo completamente a transmissão neuromuscular e causando paralisia da musculatura esquelética e, por fim, morte por insuficiência respiratória. • O curare compete com a ACh pelos receptores nicotínicos da placa motora, diminuindo a amplitude do PPM. Quando administrado em dose máxima, o curare provoca paralisia e morte. • A d-tubocurarina, forma de curare, é terapeuticamente utilizada para relaxar a musculatura esquelética durante anestesias. Substância semelhante, a α-bungarotoxina 21 se liga irreversivelmente aos receptores de ACh. A ligação de α-bungarotoxina radioativa é a ferramenta experimental para a medida da densidade de receptores de ACh na placa motora. Linda – Fisiologia 5ªEd. • Os inibidores de AChE (anticolinesterases), como a neostigmina, previnem a degradação da ACh na fenda sináptica, prolongando e aumentando sua ação na placa motora. Os inibidores de ACh podem ser usados no tratamento da miastenia grave, doença caracterizada por fraqueza da musculatura esquelética e fadiga, onde os receptores de ACh são bloqueados por anticorpos. • O hemicolínio bloqueia a recaptação de colina pelos terminais pré-sinápticos, depletando os estoques de colina do motoneurônio e diminuindo a síntese de ACh. MIASTENIA GRAVE Na forma autoimune da doença, são produzidos anticorpos contra receptores de ACh nas placas motoras da musculatura esquelética. Seus sintomas de fraqueza muscular grave (músculos dos olhos, dos braços e das pernas) são explicados pela presença de anticorpos que bloqueiam os receptores de ACh. Embora a ACh seja liberada em quantidades normais, pelos terminais dos motoneurônios, a ligação da ACh a seus receptores nas placas motoras é prejudicada. Uma vez que a ACh não pode se ligar, não ocorre despolarização da placa motora (potencial de placa motora, PPM), nem geração de potenciais de ação normais na musculatura esquelética. Assim, ocorre fraqueza muscular e fadiga. O tratamento do paciente com miastenia grave depende do claro entendimento sobre a fisiologia da junção neuromuscular. Uma vez que o quadro melhora com a administração de piridostigmina (inibidor de colinesterase [AChE] de longa ação), o sucesso do tratamento confirma o diagnóstico de miastenia grave. A AChE, na placa motora, degrada, normalmente, a ACh (i.e., a AChE interrompe a ação da ACh). Ao inibir a enzima degradante de ACh com a piridostigmina, os níveis dessa molécula, na junção neuromuscular, são mantidos elevados, prolongando o tempo disponível para que haja a ativação dos receptores na placa motora. Assim, pode-se produzir um PPM mais normal na fibra muscular, embora muitos receptores de ACh estejam bloqueados pelos anticorpos. RECEPTORES NOS ÓRGÃOS EFETORES Antes de finalmente estimular os órgãos efetores, os neurotransmissores precisam primeiro se ligar a receptores nas membranas. Geralmente, a ligação com a proteína causa a mudança da permeabilidade da membrana a algum íon. Outra forma do receptor funcionar é ativar ou inativar uma enzima no interior da célula (ou outra molécula intracelular). Por exemplo, a ligação da norepinefrina com seu receptor, na parte externa de muitas células, aumenta a atividade da enzima adenilil ciclase no interior da célula, o que causa a formação de monofosfato de adenosina cíclico (AMPc). RECEPTORES DE ACETILCOLINA Podem ser, principalmente, de dois tipos: muscarínicos e nicotínicos. Os receptores muscarínicos, que utilizam proteínas G como mecanismos de sinalização, são 22 encontrados em todas as células efetoras estimuladas pelos neurônios colinérgicos pós- ganglionares tanto do sistema nervoso parassimpático quanto do simpático. A escopolamina, como a atropina, bloqueia os receptores colinérgicos muscarínicos nos tecidos- alvo. Esse fármaco pode, de fato, ser usado, com sucesso, no tratamento do enjoo por movimento, cuja etiologia envolve receptores muscarínicos presentes no sistema vestibular. Os receptores muscarínicos estão localizados em todos os órgãos efetores do sistema nervoso parassimpático: no coração, no trato gastrointestinal, nos bronquíolos, na bexiga e nos órgãos sexuais masculinos. A ativação dos receptores muscarínicos aumenta a salivação, contrai as pupilas, diminui a frequência cardíaca (bradicardia) e contrai a parede da bexiga durante a micção. Portanto, é esperado que a inibição dos receptores muscarínicos, pela administração de escopolamina, provoque sintomas relacionados à diminuição da salivação (boca seca), dilatação das pupilas (dada à influência não antagonizada do sistema nervoso simpático sobre o músculo radial), aumento da frequência cardíaca e micção lenta (causada pela perda do tônus contrátil da parede da bexiga). Alguns receptores muscarínicos (p. ex., M1, M3 e M5) apresentam o mesmo mecanismo de ação que os adrenorreceptores α1. Nesses casos, a ligação do agonista (ACh) ao receptor muscarínico provoca a dissociação da subunidade a da proteína G, a ativação da fosfolipase C e a geração de IP3 e diacilglicerol. O IP3 libera o Ca2+ armazenado e o aumento da concentração intracelular desse íon, associado à presença de diacilglicerol, produz as ações fisiológicas tecido-específicas. Outros receptores muscarínicos (p. ex., M4) atuam inibindo a guanilato ciclase e a diminuição dos níveis de AMPc intracelulares.Outros receptores muscarínicos (M2) alteram processos fisiológicos por meio da ação direta da proteína G. Os receptores muscarínicos do nodo SA do coração, por exemplo, quando ativados pela ACh, ativam a proteína Gi e liberam a subunidade αi, que se liga diretamente aos canais de K+ do nodo SA. Quando as subunidades αi se ligam aos canais de K+, estes se abrem, retardando a velocidade de despolarização no nodo SA e diminuindo a frequência cardíaca. Os receptores nicotínicos são canais iônicos ativados por ligandos que se encontram nos gânglios autônomos nas sinapses entre os neurônios pré-ganglionares e pós-ganglionares tanto do sistema simpático quanto do parassimpático. (Os receptores nicotínicos estão também presentes em muitas terminações nervosas não autônomas — por exemplo, nas junções neuromusculares, nos músculos esqueléticos). Os receptores nicotínicos da placa motora do músculo esquelético e dos gânglios autônomos são, certamente, similares: ambos são ativados pelos agonistas ACh, nicotina e carbacol, e antagonizados pelo fármaco curare. Porém, outro antagonista do receptor nicotínico, o hexametônio, bloqueia os gânglios, mas não a placa motora. A musculatura lisa vascular, por exemplo, apresenta apenas inervação simpática, causando vasoconstrição; assim, os agentes bloqueadores ganglionares relaxam a musculatura lisa vascular, provocando vasodilatação. (Devido a essa propriedade, os agentes bloqueadores ganglionares podem ser usados no tratamento da hipertensão.) Por outro lado, a função sexual masculina é acentuadamente prejudicada por agentes bloqueadores ganglionares, já que apresenta componentes simpáticos (ejaculação) e parassimpáticos (ereção). O mecanismo de ação dos receptores nicotínicos, seja na placa motora ou nos gânglios, é baseado no fato de que esse receptor de ACh é, também, um canal para Na+ e K+. Quando o receptor nicotínico é ativado pela ACh, o canal se abre, permitindo a passagem de Na+ e K+, determinada por seus respectivos gradientes eletroquímicos.A imagem a seguir mostra a ação a acetilcolina nos receptores nicotínicos: 23 Linda – Fisiologia 5ªEd. RECEPTORES DA NOREPINEFRINA Existem também duas classes de receptores adrenérgicos; chamados receptores alfa e receptores beta. Existem dois tipos principais de receptores alfa, alfa1 e alfa2, que se ligam a diferentes proteínas G. Os receptores beta, são divididos em beta1, beta2 e beta3 porque determinadas substâncias químicas afetam apenas certos receptores beta. Os receptores beta utilizam também proteínas G para a sinalização. A norepinefrina e a epinefrina, secretadas no sangue pela medula adrenal, têm efeitos ligeiramente diferentes na excitação dos receptores alfa e beta. A norepinefrina excita principalmente os receptores alfa, mas excita os receptores beta em menor grau. A epinefrina excita ambos os tipos de receptores de forma aproximadamente igual. Portanto, os efeitos relativos da norepinefrina e da epinefrina nos diferentes órgãos efetores são determinados pelos tipos de receptores existentes nesses órgãos. Se forem todos receptores do tipo beta, a epinefrina terá ação mais eficaz. Uma substância sintética quimicamente semelhante à epinefrina e à norepinefrina, a isopropil norepinefrina, tem ação extremamente forte nos receptores beta e, em essência, nenhuma ação nos receptores alfa. Os receptores α1 são encontrados na musculatura lisa vascular da pele, nos músculos esqueléticos e na região esplâncnica, nos esfíncteres do trato gastrointestinal e da bexiga e no músculo radial da íris. A ativação dos receptores α1 leva à contração de cada um desses tecidos. O mecanismo de ação envolve a proteína G denominada Gq e a ativação da fosfolipase C. Fonte: Google Imagens Os receptores α2 são inibidores, localizados pré- sinapticamente e pós-sinapticamente, e são menos comuns do que os receptores α1. Esses receptores são encontrados em terminais nervosos pré- sinápticos adrenérgicos e colinérgicos e no trato gastrointestinal. Os receptores α são encontrados em duas formas, os autorreceptores e os heterorreceptores. Os receptores α2 presentes nos terminais nervosos simpáticos pós-ganglionares são os autorreceptores. Nessas, a ativação dos terminais por norepinefrina inibe a liberação desse neurotransmissor pelo seu terminal. Esse feedback negativo conserva a norepinefrina. Um fato interessante é que as suprarrenais não possuem receptores α2, não sendo sujeitas, portanto, a esse feedback. Os receptores α2, presentes em terminais nervosos pós-ganglionares parassimpáticos do trato gastrointestinal, são denominados 24 heterorreceptores. A norepinefrina é liberada pelas fibras pós-ganglionares simpáticas, que fazem sinapse com essas fibras pós-ganglionares parassimpáticas. Quando ativados pela norepinefrina, os receptores α2 inibem a liberação de acetilcolina dos terminais nervosos pós- ganglionares parassimpáticos. Dessa forma, o sistema nervoso simpático inibe, indiretamente, a função gastrointestinal (i.e., pela inibição da atividade parassimpática). Guyton – Fisiologia 13ºEd Os receptores β1 são proeminentes no coração. Esses receptores são encontrados no nodo sinoatrial (SA), no nodo atrioventricular (AV) e no músculo ventricular. A ativação dos receptores β1, nesses tecidos, aumenta a frequência cardíaca, no nodo SA, elevando a velocidade de condução pelo nodo AV e a contratibilidade do músculo ventricular, respectivamente. Os receptores β1 também estão localizados nas glândulas salivares, no tecido adiposo e nos rins (nestes últimos promovem a secreção de renina). O mecanismo de ação dos receptores β1 envolve a proteína Gs e a ativação da adenilil ciclase. Quando receptores β1 são ativados no nodo SA, a frequência cardíaca aumenta; quando ativados no músculo ventricular, a contratibilidade aumenta; quando ativados nas glândulas salivares, a secreção é elevada; e nos rins, a renina é secretada. Os receptores β2 são encontrados na musculatura lisa vascular dos músculos esqueléticos, nas paredes do trato gastrointestinal e da bexiga e nos bronquíolos. A ativação dos receptores β2, nesses tecidos, provoca seu relaxamento ou dilatação. O mecanismo de ação dos receptores β2 é similar ao dos receptores β1: ativação da proteína Gs, liberação da subunidade αs, estimulação da adenilil ciclase e geração de AMPc. A adenilil ciclase ativada catalisa a conversão do ATP a AMPc, que atua como segundo mensageiro. O AMPc, por meio de passos que envolvem a ativação de proteínas cinases, inicia as ações fisiológicas finais. Guyton – Fisiologia 13ºEd RESPOSTAS DOS ADRENORRECEPTORES À NOREPINEFRINA E À EPINEFRINA A ativação dos receptores α1 requer concentrações maiores de catecolaminas do que a ativação de receptores β. Os receptores β2 são, preferencialmente, ativados pela epinefrina. A norepinefrina circulante causa constrição da maioria dos vasos sanguíneos do corpo; acarreta também atividade aumentada do coração, inibição do trato gastrointestinal, dilatação das pupilas etc. A epinefrina produz quase os mesmos efeitos que os causados pela norepinefrina, sendo diferentes nos seguintes aspectos: primeiro, a epinefrina, por 25 provocar sua maior ação na estimulação dos receptores beta, tem efeito maior na estimulação cardíaca do que a norepinefrina. Segundo, a epinefrina causa somente a fraca constrição dos vasos sanguíneos dos músculos em comparação com a vasoconstrição muito mais forte causada pela norepinefrina. Terceira diferença entre as ações da epinefrina e da norepinefrina está relacionada a seus efeitos sobre o metabolismo nos tecidos. A epinefrina tem efeito metabólico 5 a 10 vezes mais forte que a norepinefrina. De fato, a epinefrina secretada pelas medulas adrenais pode aumentar o metabolismo do organismo, muitas vezes, por até 100% acima do normal, aumentando, dessa forma, a atividade e a excitabilidade do organismo. Ela também eleva a intensidade de outras atividades metabólicas, como a glicogenólise no fígado e no músculo e a liberação de glicose para o sangue. TABELA-RESUMO DOS AGONISTAS E ANTAGONISTAS Linda – Fisiologia 5ªEd. Linda – Fisiologia 5ªEd 26 RESUMO DAS AÇÕES DOS SISTEMAS SIMPÁTICO E DO PARASSIMPÁTIC O Fonte: Google Imagens 27 PROBLEMA 2.2 CICLO CARDÍACO O conjunto dos eventos cardíacos, que ocorre entre o início de um batimento e o início do próximo, é denominado ciclo cardíaco. Cada ciclo é iniciado pela geração espontânea de potencial de ação no nodo sinusal. Esse nodo está situado na parede lateral superior do átrio direito, próximo da abertura da veia cava superior, e o potencial de ação se difunde desse ponto rapidamente por ambos os átrios e, depois, por meio do feixe A-V para os ventrículos. O ciclo cardíaco consiste no período de relaxamento, chamado diástole, durante o qual o coração se enche de sangue, seguido pelo período de contração, chamado sístole. Guyton – Fisiologia 13ºEd. A onda P é causada pela disseminação da despolarização pelos átrios, e isso é seguido pela contração atrial; passado mais ou menos 0,16 segundo após o início da onda P, as ondas QRS surgem como resultado da despolarização elétrica dos ventrículos. O complexo QRS se inicia pouco antes do início da sístole ventricular. A onda T ventricular representa o estágio de repolarização dos ventrículos quando suas fibras musculares começam a relaxar. O potencial de ação do coração é de 105 mV. HISTOLOGIA DO CORAÇÃO É um órgão muscular composto por 3 túnicas: • Endocárdio: endotélio apoiado em uma camada subendotelial de tecido conjuntivo frouxo, abaixodo qual aparecem as fibras de Purkinje. • Epicárdico: O epicárdio (pericárdio visceral) consiste em uma serosa: tecido conjuntivo frouxo coberto por epitélio simples pavimentoso, o mesotélio. O tecido conjuntivo frouxo contém fibras elásticas, vasos sanguíneos e linfáticos e fibras nervosas e adipócitos. • Miocárdio: músculo estriado cardíaco, podendo ser diferenciado principalmente pelos discos intercalares. Diagrama de Wiggers 28 EJEÇÃO DE SANGUE DOS VENTRÍCULOS DURANTE A SÍSTOLE • Período de contração isométrica: aumento de tensão no VE e VD sem alteração de volume. • Período de ejeção: pressão no VE chega a 80 mmHg e no VD, 8 mmHg. Suficiente para abrir as válvulas semilunares. • Período de relaxamento isométrico: relaxamento dos ventrículos diminui a pressão e o sangue nas artérias fecha as valvas arteriais. OBS.: Volume diastólico final é a quantidade de sangue que fica nos ventrículos após a diástole, aprox. 110 ou 120 mL. Débito sistólico é o que sai do ventrículo no final da sístole (cerca de 70mL). Volume sistólico final é o que sobra dessa saída, o que equivale de 40 a 50 mL. SONS OUVIDOS NA AUSCULTA O primeiro som, ou primeira bulha, é decorrente do fechamento da valva A-V no final da sístole dos ventrículos. A segunda bulha pode ser ouvida em decorrência do fechamento das valvas pulmonares e aórticas. Os sons ocorrem por causa da vibração decorrente da variação súbita de pressão nas valvas. PRESSÃO X VOLUME NO CORAÇÃO Guyton – Fisiologia 13ºEd. • Pré-carga: pressão diastólica total quando o ventrículo está cheio. “Grau de tensão no músculo quando ele começa a contrair”. • Pós-carga: pressão na aorta à saída do ventrículo. “Carga contra a qual o músculo exerce sua força contrátil”. Seria a força contra a valva aórtica. REGULAÇÃO DO BOMBEAMENTO CARDÍACO Mecanismo de Frank-Starling: o coração bombeia o sangue à medida que o retorno venoso “entrega” mais sangue. Logo, consegue se adaptar ao volume crescente de entrada dentro de seus limites fisiológicos. INERVAÇÃO SIMPÁTICA E PARASSIMPÁTICA Guyton – Fisiologia 13ºEd. Por ação simpática, os batimentos cardíacos podem ser aumentados em até 100% por ação simpática ou diminuir até quase zero por estímulo vagal (parassimpático). EXCITAÇÃO RÍTMICA DO CORAÇÃO O coração funciona com um sistema coordenado de impulsos elétricos que são gerados nos nodos e são transmitidos por toda sua extensão de forma rápida, de modo que os átrios se contraiam um sexto de segundo antes dos ventrículos. Partes funcionais: • Nodo sinusal (S-A); • Nodo atrioventricular (A-V); 29 • Feixe A-V; • Ramos esquerdo e direito de fibras de Purkinje. Guyton – Fisiologia 13ºEd. O nodo sinusal está localizado na parede posterolateral superior do átrio direito e suas fibras têm cerca de 3 a 5µm de diâmetro. Essas fibras se conectam por toda a parede atrial, fazendo com que qualquer potencial de ação gerado se difunda rapidamente por toda a parede atrial. A fibra sinusal tem negatividade de aproximadamente −55 a −60 milivolts, comparada com −85 a −90 milivolts da fibra muscular ventricular. Obs.: Guyton p.387 – Canais iônicos funcionam de forma diferente. Autoexcitação do nodo sinoatrial: Os canais iônicos que participam na formação do potencial de ação são: canais rápidos de sódio, canais lentos de cálcio-sódio e os canais de potássio. Normalmente, a ritimicidade auto excitatória acontece com a abertura dos canais rápidos de sódio. Com essa abertura o potencial se inicia. O platô do potencial de ação então é alcançado pela abertura dos canais lentos de cálcio-sódio e por fim os canais de potássio restabelecem o potencial de repouso. No nó SA há uma diferença: a negatividade é tão menor que inativa os canais rápidos de sódio. Apenas os canais lentos são abertos, tornando o potencial de ação mais lento que nos ventrículos. O nó SA controla a ritimicidade do coração, isso porque sua frequência de despolarização é muito maior do que a do nó AV e que as fibras de purkinge. Deste modo ele controla o batimento cardíaco funcionando como marcapasso do coração. O nodo atrioventricular autua retardando o impulso nervoso providos do nodo sinusal, de forma que apenas estimule os ventrículos após o relaxamento dos átrios. O nodo A-V está situado na parede posterior do átrio direito, imediatamente atrás da valva tricúspide. A condução lenta, nas fibras transicionais, nodais e do feixe penetrante A-V, é explicada em grande parte pelo reduzido número de junções comunicantes (gap junctions) entre as sucessivas células das vias de condução, de modo que existe grande resistência para a passagem de íons excitatórios de uma fibra condutora para a próxima. Desse modo, é fácil perceber por que cada célula é sucessivamente mais lenta em sua ativação. Guyton – Fisiologia 13ºEd. O nodo sinusal controla o batimento porque sua despolarização acontece antes do nodo atrioventricular ou as fibras de Purkinje atingirem 30 seu potencial de despolarização. Logo, seu ciclo se sobrepõe ao dos outros tecidos autoexcitáveis. SÍNDROME DE STOKES-ADAMS. Quando há um bloqueio do sinal A-V, e o nó sinusal atua normalmente nos átrios, enquanto um outro marcapasso (nodo A-V ou feixe Purkinje) atua nos ventrículos. A diferença de tempo de excitação causa um atraso (de 5 a 20 segundos) no fluxo bombeado, que pode levar a desmaios ou, em casos mais severos, morte. Obs.: A velocidade de condução é maior nos feixes atriais, seguido pelos feixes de Purkinje e depois pelo feixe de His. AÇÃO DO SISTEMA PARASSIMPÁTICO NO CONTROLE CARDÍACO A acetilcolina tanto diminui a frequência do nó sinusal quanto também diminui a excitabilidade das fibras juncionais A-V. Um estimulo leve a moderado pode diminuir a frequência cardíaca pela metade. Um estímulo intenso pode causar parada do nodo sinoatrial ou impedir a condução do sinal para os ventrículos. Nessa situação, cerca de 5 a 20 segundos depois, os feixes de Purkinje iniciam a contração muscular a um ritmo de cerca de 15 a 40 batimentos por minuto. Isso é chamado de escape ventricular. A acetilcolina age aumentando a permeabilidade da membrana aos íons K+, fazendo com que haja saída rápida desse para fora das fibras, o que diminui muito a negatividade delas. Isso causa a hiperpolarização, o que dificulta sua excitação. O potencial sai de -55 a -65mV para cerca de -65 a -75mV. AÇÃO DO SISTEMA SIMPÁTICO NO CONTROLE CARDÍACO A estimulação simpática aumenta a frequência de descargas do nodo sinusal, aumenta a velocidade de condução e aumenta a excitabilidade em todos as porções do coração. Também, aumenta a força de contração tanto dos átrios como dos ventrículos. A norepinefrina ativa os receptores adrenérgicos beta 1, que agem como mediadores do efeito sobre a frequência cardíaca. O mecanismo ainda não é bem entendido, mas acredita-se que seja por meio do aumento à permeabilidade ao cálcio e ao sódio. Esse aumento, torna o potencial de repouso mais positivo, facilitando a contração e acelerando o processo do ciclo. No nodo A-V e nos feixes A-V, o aumento da permeabilidade facilita a condução sucessiva por diminuição do tempo em repolarização. ELETROCARDIOGRAMA NORMAL O eletrocardiograma (ECG) mede a variação de potencial elétrico gerado pelo fluxo de corrente em tecidos próximos ao coração em virtude da corrente gerada pelos nodos. Isso pode ser medido com eletrólitos na pele em regiões opostas do coração. Guyton – Fisiologia 13ºEd. -A onda P representa quando os átrios estão cheios de sangue, o nódulo SA dispara, sinais elétricos propagam-se através dos átrios e os levam a se despolarizar; - A onda Q correspondeà despolarização do septo interventricular - A onda R é produzida pela despolarização da massa principal dos ventrículos 31 - A onda S representa a última fase da despolarização ventricular na base do coração. - A repolarização atrial também ocorre durante este tempo, mas o sinal é ofuscado pelo grande complexo QRS. -A onda T representa a repolarização dos ventrículos imediatamente antes do relaxamento ventricular, ou diástole ventricular. ELETROCARDIOGRAMAS ANORMAIS -Taquicardia: alta frequência cardíaca. -Bradicardia: batimentos lentos e espaçados. Pode ser causada por estimulação parassimpática. Na síndrome do seio carotídeo, os receptores de pressão (barorreceptores) na região do seio carotídeo das paredes da artéria carótida são muito sensíveis e, qualquer estimulo pode causar reflexo vagal da acetilcolina no coração. -Arritmia sinusal: alteração considerável da frequência cardíaca na inspiração profunda. Esse problema pode decorrer em consequência de distúrbios que alterem as forças dos sinais simpáticos e parassimpáticos para o nodo sinusal do coração. DÉBITO CARDÍACO, RETORNO VENOSO E REGULAÇÃO Débito cardíaco: quantidade de sangue bombeado para a aorta a cada minuto pelo coração. Retorno venoso: quantidade de sangue que flui das veias para o interior do átrio direito por minuto. VALORES NORMAIS PARA O DÉBITO CARDÍACO • Homens jovens e saudáveis: 5,6 L/min • Mulheres: 4,9 L/min Obs.: O valor tende a diminuir com a idade. CORAÇÃO HIPO E HIPERFEFICAZ CORAÇÃO HIPEREFICAZ Um coração hipereficaz pode o ser por inibição parassimpática, estimulação simpática ou por hipertrofia cardíaca. CORAÇÃO HIPOEFICAZ Fatores que contribuem para um coração hipoeficaz: • Aumento da pressão arterial contra a qual o coração deve bombear, como na hipertensão grave. • Inibição da estimulação nervosa do coração. • Fatores patológicos que causem ritmo cardíaco anormal ou frequência anormal dos batimentos cardíacos. • Obstrução da artéria coronária, causando “ataque cardíaco”. • Valvulopatia. • Cardiopatia congênita. • Miocardite, inflamação do músculo cardíaco. • Hipoxia cardíaca. Toda substância química que afeta a contratilidade é chamada de agente inotrópico, e sua influência é chamada de efeito inotrópico. Se uma substância química aumenta a força de contração, ela possui um efeito inotrópico positivo. Por exemplo, as catecolaminas adrenalina e noradrenalina. Um agente dromotrópico positivo é aquele que aumenta a velocidade de condução no nó auriculoventricular, e, posteriormente, a taxa de impulsos elétricos no resto do coração. Negativo tem o efeito oposto, diminuindo a condutividade. Cronotropismo é um efeito que algumas substâncias tem sobre o ritmo cardíaco, fazendo com que ele acelere. CONTROLE DO DÉBITO CARDÍACO Resumindo, o débito cardíaco é determinado, usualmente, pela soma de todos os vários fatores orgânicos que controlam o fluxo sanguíneo local. 32 Todo o sangue local flui para formar o retorno venoso, e o coração automaticamente bombeia esse sangue de volta para as artérias, para fluir de novo pelo sistema. A aplicação de dinitrofenol (usado, antigamente para emagrecimento, atua como desacoplador da cadeia de elétrons) acelera o metabolismo tecidual, elevando o débito cardíaco. O sistema nervoso autônomo age controlando a queda de pressão causada pela vasodilatação dos vasos. Condições que aumentam o débito cardíaco e diminuem a resistência periférica: -Beribéri -Fístula arteriovenosa -Hipertireoidismo -Anemia CIRCULAÇÃO CORONARIANA O suprimento sanguíneo coronário depende da artéria coronária esquerda (porções anterior e lateral esquerda do ventrículo esquerdo) e da artéria coronária direita (maioria do ventrículo direito e parte posterior do ventrículo esquerdo). A maior parte do fluxo venoso retorna ao átrio direito por meio do seio coronariano. Entretanto, a maior parte do retorno venoso do músculo ventricular direito retorna ao átrio direito por meio de pequenas veias anteriores. Uma quantidade menor de sangue é escoada pelas veias tebesianas. A CIRCULAÇÃO Guyton – Fisiologia 13ºEd. O fluxo sanguíneo coronariano normal nos seres humanos é, em média, cerca de 70 mL/min/100 g do peso do coração ou em torno de 225 mL/min, o que representa, em valores aproximados, 4% a 5% do débito cardíaco total. Também, além das artérias coronárias epicárdicas, existem também as artérias subendocárdicas. O METABOLISMO LOCAL É O PRINCIPAL CONTROLADOR DO FLUXO CORONARIANO O fluxo sanguíneo pelo sistema coronariano é controlado principalmente pela vasodilatação arteriolar locar em resposta às necessidades nutricionais do músculo cardíaco. A demanda da circulação coronariana está ligado principalmente à atividade do coração. O fluxo sanguíneo pelas artérias coronárias é, em geral, regulado quase precisamente de acordo às demandas de oxigênio da musculatura cardíaca. Uma hipótese para isso é que a baixa de oxigênio faz com que substâncias vasodilatadoras sejam liberadas na circulação, à exemplo da adenosina, dos íons potássio, hidrogênio, dióxido de carbono, prostaglandinas e óxido nítrico. CONTROLE NERVOSO A estimulação dos nervos autonômicos para o coração pode afetar o fluxo sanguíneo coronariano, de modo direto e indireto. Os efeitos diretos resultam da ação das substâncias transmissoras nervosas, a acetilcolina dos nervos vagos e a norepinefrina dos nervos simpáticos, nos vasos coronarianos. Os efeitos indiretos resultam de alterações secundárias no fluxo sanguíneo coronariano, causadas por aumento ou diminuição da atividade do coração, sendo que, geralmente, estão relacionados ao controle da circulação normal. Um detalhe importante é que a ação do sistema simpático ou parassimpático depende mais dos receptores do que dos transmissores, já que esses podem agir tanto para contração quanto para dilatação a depender do respectivo receptor. Os receptores alfa estão ligados à constrição, enquanto os beta à dilatação. Outra peculiaridade é que o coração usa principalmente triacilgliceróis para obtenção de energia e, na ausência de oxigênio, utiliza a glicólise anaeróbia como fonte de energia. O ácido 33 lático gerado corresponde à dor causada nos quadros de isquemia cardíaca. PRINCIPAIS CAUSAS DE MORTE (GUYTON P.803) 1. Oclusão coronariana aguda; 2. Débito cardíaco diminuído; 3. Acumulo de sangue nos vasos pulmonares – morte por consequência de edema pulmonar; 4. Fibrilação do coração; 5. Ruptura do coração; Obs.: Angina pectoris é a dor no coração. REFERÊNCIAS JUNQUEIRA, L.C.U. & CARNEIRO, J. Histologia Básica. 11ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. 524p. HALL, John Edward; GUYTON, Arthur C. Guyton & Hall Tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. Videoaulas: https://www.youtube.com/watch?v=5hNLAOI22eo https://www.youtube.com/watch?v=PIyfkR7RNa4 https://www.youtube.com/watch?v=5hNLAOI22eo https://www.youtube.com/watch?v=PIyfkR7RNa4 34 PROBLEMA 2.3 MECANISMOS DE CONTROLE DA P.A. Guyton – Fisiologia 13ºEd. CONTROLE RÁPIDO Um dos principais papeis do sistema nervoso é a regulação rápida da pressão arterial por meio de aumentos de P.A.. Para isso, todas as funções vasoconstritoras e cardioaceleradoras do sistema nervoso simpático são estimuladas simultaneamente. Ao mesmo tempo, ocorre a inibição recíproca de sinais inibitórios parassimpáticos vagais para o coração. OBS.: A ação simpática ocorre principalmente nos grandes vasos, sendo que os capilares não recebem terminações nervosas. Assim, três modificações complementares são esperadas: 1. A grande maioria das arteríolas da circulação sistêmica se contrai, o que