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160 Unidade III Unidade III 7 SISTEMA RENAL 7.1 Morfologia funcional do rim O organismo humano apresenta dois rins, órgãos com a forma de feijão situados na região lombar, de ambos os lados da coluna vertebral. Os rins são órgãos que filtram o sangue e produzem a urina, uma solução aquosa que contém grande número de substâncias dissolvidas, muitas delas produtos do metabolismo celular que são excretados, como ureia, ácido úrico, creatinina e outros, mas também eletrólitos como NaCl, KCl, ácidos, bases como o bicarbonato, íons cálcio, fosfato, sulfato, entre outros, cuja excreção urinária contribui para a regulação da constituição hidrossalina do meio interno, particularmente do meio extracelular. Portanto, a partir da filtração sanguínea, as duas funções principais do rim são: • eliminar produtos tóxicos provenientes da degradação de moléculas do metabolismo celular; • regular a constituição do meio interno, por meio da regulação da reabsorção ou secreção de vários componentes desse meio (CURI; PROCOPIO, 2009). Veia cava inferior Rim Ureter Bexiga urinária Uretra Próstata Artéria aorta Rim Figura 71 – Anatomia do aparelho excretor Acervo Unip/Objetivo. 161 ANATOMOFISIOLOGIA O rim é composto de uma parte mais externa ou superficial, o córtex renal, e a porção interna, a medula renal, constituída por pirâmides, cuja ponta está envolvida pelos cálices; eles, por sua vez, vão juntar‑se na pélvis renal, estrutura membranosa que vai coletar a urina liberada na ponta das pirâmides e levá‑la ao ureter. Os dois ureteres, um proveniente de cada rim, terminam na bexiga, e de lá a urina será levada ao exterior pela uretra, cujo meato ou abertura externa está localizado na ponta da glande do pênis, no homem, e na região vulvar, na mulher (CURI; PROCOPIO, 2009). Rim completo Veia interiobular Papila da pirâmide Pirâmide Ureter Pélvis (ou bacinete) Veia renal Hilo Sangue Artéria renal Medula Córtex Cápsula Cápsula glomerular (ou cápsula de Bowman) Glomérulo Corpúsculo renal (ou corpúsculo de Malpighi) Néfron Ducto coletor Ducto coletor maior (ou duto de Bellini) Árvore cortical Cálice menor Cálice maior Glomérulos justamedulares Glomérulos Artéria interilobular Figura 72 – Anatomia interna do rim humano Acervo Unip/Objetivo. A circulação renal é iniciada com a artéria renal, entrando no rim pelo hilo, em proximidade ao ureter, e daí divide‑se em artérias interlobares e arqueadas. Dessas artérias, originam‑se as artérias interlobulares, das quais partem as arteríolas aferentes dos glomérulos renais, estruturas responsáveis pela ultrafiltração do sangue. As arteríolas eferentes dos glomérulos dão origem aos capilares peritubulares, que vão irrigar os túbulos renais, e por fim vão originar as vênulas e as veias renais. As arteríolas e os capilares mais profundos, próximos à medula renal, podem dar origem a longas alças capilares que se aprofundam na medula, podendo atingir a ponta das pirâmides renais. Somente depois de completar esse percurso de volta ao córtex é que essas alças vão formar vênulas e veias. Tais vasos capilares longos são chamados vasos retos (vasa recta) e têm grande importância no sistema contracorrente da medula renal, responsável pela concentração da urina e formação de urina hipertônica. Há também vasos retos formados diretamente a partir das artérias interlobulares, que não passam pelo glomérulo. Cada um dos glomérulos, por sua vez, dá origem a um néfron: uma estrutura tubular que vai modificar o ultrafiltrado do sangue por reabsorção da sua maior parte e por secreção de algumas substâncias. 162 Unidade III A urina final formada será levada pelos ductos coletores até a ponta das pirâmides renais e daí à pélvis renal, ao ureter, à bexiga e, por meio da uretra, ao exterior. Em seu conjunto, os dois rins contêm cerca de dois milhões de néfrons, tendo cada néfron a capacidade de formar urina por si só. Por conseguinte, na maioria dos casos, não é necessário considerar todo o rim, mas apenas a função de um único néfron, para explicar a função desse órgão. O néfron é constituído basicamente por: • um glomérulo, pelo qual o líquido é filtrado do sangue; • um longo túbulo no qual o líquido filtrado é transformado em urina no seu trajeto até a pélvis renal (CURI; PROCOPIO, 2009; GUYTON; HALL, 2011). Arteríola eferente Cápsula glomerular Túbulo contorcido proximal Túbulo contorcido distal Glomérulo renal Arteríola aferente Alça néfrica Ducto coletor Figura 73 – Estrutura do néfron: a unidade funcional do rim Acervo Unip/Objetivo. As características dos néfrons diferem ligeiramente, dependendo de sua profundidade no interior da massa renal. Os néfrons cujos glomérulos ficam situados próximo à superfície do rim são denominados néfrons corticais. Esses néfrons possuem segmentos delgados muito curtos em suas alças de Henle (alça néfrica), e as alças penetram apenas por uma distância muito pequena na porção externa da medula. Cerca de um quinto a um terço dos néfrons apresenta glomérulos localizados na profundidade do córtex renal, próximo à medula; esses néfrons são denominados néfrons justamedulares. 163 ANATOMOFISIOLOGIA Possuem alças de Henle muito longas com segmentos delgados especialmente longos que penetram profundamente na zona interna da medula; algumas seguem até a ponta dos cálices renais. A primeira estrutura que faz parte do néfron é o glomérulo, em que ocorre o processo de ultrafiltração; em seguida, o ultrafiltrado penetra em um sistema de túbulos renais, o primeiro dos quais é o túbulo contorcido proximal, repleto de convoluções que lhe aumentam o comprimento e a área. Segue‑se a parte reta do túbulo proximal, aprofundada linearmente em direção à medula renal. Essa parte reta já integra a alça de Henle, seguindo‑se o ramo descendente delgado dessa alça, que é longa nos néfrons justamedulares, percorrendo a faixa interna da medula externa e toda a medula interna, mas que é quase inexistente nos néfrons corticais, nos quais não penetra na medula interna. Após a dobra da alça, inicia‑se o ramo ascendente delgado da alça de Henle, seguido pelo ramo ascendente grosso ou espesso da alça. A alça de Henle é a estrutura mais importante na geração da hipertonicidade urinária, que é baseada na disposição em contracorrente desta. Esse ramo ascendente aproxima‑se novamente ao glomérulo renal, e é nesse local que se situa a mácula densa, estrutura diferenciada do túbulo que funciona como um detector de variações na concentração iônica do lúmen tubular, sendo parte de um mecanismo de regulação da reabsorção de sal. Em seguida, já de volta ao córtex renal, inicia‑se o túbulo contorcido distal, ao qual se segue um curto segmento denominado túbulo conector. Começa em seguida o ducto coletor cortical, que é formado pela junção de vários néfrons, e que se aprofunda em direção à medula renal. Seguem‑se o ducto coletor medular externo, na medula externa, e o coletor medular interno, na medula interna, o qual se abre na ponta da pirâmide renal. O coletor medular externo pode ser subdividido em segmentos da faixa externa e da faixa interna da medula renal (CURI; PROCOPIO, 2009; GUYTON; HALL, 2011). Uma característica fundamental da circulação renal é a capilarização na própria circulação arterial, isto é, entre as arteríolas aferente e eferente do glomérulo. A arteríola aferente subdivide‑se em um tufo capilar, um novelo de capilares, e esses capilares juntam‑se novamente para formar a arteríola eferente, e esta agora vai formar os capilares peritubulares, equivalentes aos dos outros tecidos do organismo. A consequência dessa disposição é que a pressão nos capilares glomerulares é muito mais elevada (45‑50 mmHg) que aquela nos peritubulares (10‑15 mmHg). Isso possibilitará a ultrafiltração do plasma nos capilares glomerulares. Esses capilares são cobertos por uma camada de células epiteliais, que constituem o folheto visceral da cápsula de Bowman (figura a seguir),estrutura que envolve o tufo capilar. O ultrafiltrado que é formado nesse local permanecerá inicialmente entre esse folheto visceral e a parede externa da cápsula de Bowman, o seu folheto parietal, também constituído por uma camada de células epiteliais. O glomérulo também consta de uma membrana filtrante que, de dentro do capilar para fora, consta do endotélio capilar, que não é contínuo, mas fenestrado, com espaços livres entre suas células. Abaixo dessas células encontra‑se a membrana basal, estrutura constituída de material fibroso, predominantemente de proteínas ligadas a hidratos de carbono. Por fora, estão as células epiteliais, denominadas podócitos, que apresentam prolongamentos em forma de pés (pedicélios), que se inserem na membrana basal (CURI; PROCOPIO, 2009). 164 Unidade III Figura 74 – Detalhe das estruturas que compõem o néfron Acervo Unip/Objetivo. Em volta dos capilares e na base em que se começa a formar o tufo capilar há um conjunto de células, as células mesangiais, que têm características contráteis e apresentam fibrilas musculares semelhantes àquelas das células do músculo liso, e são sensíveis a peptídeos como angiotensina e peptídeo atrial natriurético, que podem elevar a sua contração ou dilatação, respectivamente, modificando a dinâmica do filtrado glomerular. Por outro lado, no ângulo entre as arteríolas aferente e eferente, está um conjunto de células denominado aparelho justaglomerular, composto pela mácula densa, conjunto de células especializadas da parede do início do túbulo contorcido distal, que se opõe ao glomérulo nesse local. Fazem parte do aparelho justaglomerular também as células situadas no ângulo entre as arteríolas, constituindo a almofada polar, e células musculares lisas modificadas da parede da arteríola aferente, portadoras de grânulos de renina, uma enzima que participa da formação do peptídeo angiotensina, regulador do tônus vascular que causa a elevação da pressão arterial por constrição de arteríolas em todo o organismo, por exemplo, quando há perda de sangue ou retração do volume extracelular. O aparelho justaglomerular, apesar de não se conhecerem ainda todos os mecanismos de sua atuação, é um importante componente da regulação da função renal, incluindo a magnitude do ritmo de filtração glomerular (RFG) e da reabsorção de água e sal ao longo do néfron. Arteríola eferente Túbulo proximal Túbulo coletor Alça de Henle Veia renal Artéria renal Túbulo distal Arteríola aferente Glomérulo de Malpichi Cápsula de Bowman 165 ANATOMOFISIOLOGIA O túbulo contorcido proximal é constituído de três segmentos principais, S1, S2, e S3, com características celulares próprias. A porção inicial do túbulo, S1, é constituída por células ricas em mitocôndrias e com orla em escova bem desenvolvida, demonstrando uma grande capacidade de reabsorção de fluido. O segmento S2 constitui a maior parte do túbulo contorcido proximal (cortical), e o S3 constitui principalmente a porção reta descendente desse segmento tubular. Esses segmentos tendem a ter cada vez menos mitocôndrias em direção à alça de Henle, e orla em escova menos desenvolvida (CURI; PROCOPIO, 2009). Os ramos delgados da alça de Henle têm células muito achatadas, com poucas mitocôndrias, demonstrando assim pouca atividade metabólica e de transporte. Mas têm, mesmo assim, muita importância no sistema de concentração e diluição da urina. O segmento mais importante desse sistema é o ramo ascendente grosso, de células cuboides, ricas em mitocôndrias, e responsáveis por uma parcela importante da reabsorção de sal, embora esse segmento seja impermeável à água. Na região medular, na faixa externa, está o coletor medular externo e, na interna, o coletor medular interno. Na porção terminal da pirâmide renal, denominada papila, está o coletor papilar, mais grosso que os demais devido à junção de vários coletores mais externos. A partir do segmento de conexão situam‑se pelo menos dois tipos celulares, as células principais, responsáveis pela absorção de NaCl e pela secreção de K+, e as células intercaladas, responsáveis pela acidificação da urina, por meio da secreção de H+ e da reabsorção ou secreção de bicarbonato. Nos coletores medulares interno e papilar, a atividade de transporte torna‑se mais limitada, ocorrendo no fim somente um tipo celular responsável pelos vários tipos de transporte. Uma característica interessante das células do ducto coletor é sua permeabilidade à água, que, na ausência do hormônio antidiurético, é muito baixa, levando à produção de uma urina muito diluída (hipotônica). No entanto, sua permeabilidade à água eleva‑se significativamente na presença desse hormônio, o que causa reabsorção de água e formação de urina hipertônica (concentrada). A permeabilidade à água dos segmentos tubulares deve‑se à presença de canais de água em suas membranas celulares, que são moléculas proteicas, denominadas aquaporinas, inseridas nessas membranas. As modificações de permeabilidade devem‑se à remoção ou inserção desses canais de água. Uma característica importante do epitélio tubular renal é a densidade de ligação entre as células, que depende da presença das zônulas de oclusão (tight junctions), que são moléculas proteicas localizadas próximas à superfície apical e que ligam células adjacentes. Tais complexos limitam o movimento de fluido e substâncias entre as células, pela assim denominada via paracelular, cuja permeabilidade varia consideravelmente nos vários segmentos do néfron (CURI; PROCOPIO, 2009). Cerca de 20‑25% do volume de sangue bombeado pelo coração passa pelos rins por unidade de tempo. Eis uma magnitude de irrigação tecidual muito maior que aquela de todos os demais tecidos, e reflete a característica particular dessa circulação; o sangue que irriga o rim não tem unicamente a função nutriente, mas majoritariamente uma função de depuração desse sangue, além de regular a constituição do meio interno. Sendo, no humano, o fluxo sanguíneo renal (FSR) de cerca de 1.200 mL/ 166 Unidade III min e o débito cardíaco de 5.000 mL/min, em aproximadamente 4 minutos todo o sangue do organismo será distribuído pelos aproximadamente 2 milhões de néfrons dos dois rins, onde será filtrado. A partir da pressão média da artéria renal, da ordem de 100 mmHg, igual à pressão sistêmica, há uma queda desta ao longo da arteríola aferente, um vaso de resistência, até 50 mmHg no capilar glomerular. Ao longo dele, há pouca modificação da pressão, que cai novamente ao longo da arteríola eferente até cerca de 15 mmHg, valor agora semelhante ao dos capilares de outros tecidos, decrescendo depois para os valores venosos. A característica fundamental dessa circulação é a interposição de uma capilarização entre duas arteríolas, que mantém a pressão elevada, base para a formação do ultrafiltrado glomerular. A formação desse ultrafiltrado depende essencialmente das forças descritas por Starling, isto é, do equilíbrio de pressão hidrostática intracapilar, empurrando o fluido por meio da sua parede e da pressão oncótica ou coloidosmótica, que tende a manter o fluido (água e solutos dissolvidos) dentro dos capilares. As proteínas são as únicas moléculas que mantêm pressão osmótica em relação à parede capilar por terem uma massa molecular elevada, não sendo a parede dos capilares permeável a elas, ao contrário das demais moléculas, bem menores, como íons, glicose, aminoácidos etc. Em consequência, o ultrafiltrado é uma solução de características semelhantes ao plasma, porém quase sem proteínas. 7.2 Filtração glomerular A filtração glomerular é o processo que inicia a formação da urina. Nesse evento, cerca de 20% do plasma que entra no rim e alcança os capilares glomerulares é filtrado, atingindo o espaço de Bowman. Os 80% de plasma restante, que não foram filtrados, circulam ao longo dos capilares glomerulares, atingindo as arteríolas eferentes, dirigindo‑se para a circulação capilar peritubular e retornando àcirculação geral (AIRES, 2012; CURI; PROCOPIO, 2009). Arteríola aferente Cápsula de Bowman Túbulo proximal Filtrado Glomérulo Arteríola eferente Figura 75 – Filtração glomerular Acervo Unip/Objetivo. 167 ANATOMOFISIOLOGIA O fluido filtrado é um ultrafiltrado do plasma e contém todas as substâncias existentes no plasma, exceto a maioria das proteínas e substâncias que se encontram ligadas a elas, como é o caso dos cerca de 40% do cálcio circulante. As células do sangue também não passam pelo processo de filtração glomerular. Como água e soluto são filtrados em proporções iguais, a composição e a concentração do filtrado glomerular são quase iguais às plasmáticas. Consequentemente, a composição e a concentração do fluido que atinge a arteríola eferente também são iguais às plasmáticas, porém sua concentração proteica é mais elevada. Em humanos, o valor da filtração glomerular é cerca de 120 mL/ min (CURI; PROCOPIO, 2009). A barreira de filtração glomerular determina a composição do ultrafiltrado plasmático, restringindo a filtração de moléculas com base em seu tamanho e carga elétrica. Em geral, moléculas neutras, com raio menor a 20 Å, são filtradas livremente, moléculas com mais de 42 Å não são filtradas, e moléculas com raio entre 20‑42 Å são filtradas em graus variáveis. Por exemplo, a albumina plasmática, proteína com raio de 35,5 Å, é pouco filtrada, e normalmente é reabsorvida com avidez pelo túbulo proximal – na prática, não se nota albumina na urina. Para qualquer raio molecular, as moléculas catiônicas são filtradas com mais facilidade que as aniônicas. A menor intensidade de filtração das moléculas aniônicas explica‑se pela presença de glicoproteínas com carga negativa na superfície de todos os componentes da barreira de filtração glomerular. Essas glicoproteínas com carga negativa repelem moléculas com carga semelhante. Como a maior parte das proteínas plasmáticas tem carga negativa, as cargas negativas da barreira de filtração restringem a filtração de proteínas, com raio molecular de 20‑40 Å ou mais (KOEPPEN; STANTON, 2009). As forças responsáveis pela filtração glomerular do plasma são as mesmas que estão presentes em todos os leitos capilares. A ultrafiltração ocorre porque as forças de Starling (pressões hidrostática e oncótica) impulsionam o líquido da luz dos capilares glomerulares por meio da barreira de filtração para o espaço de Bowman. A pressão hidrostática do capilar glomerular (PCG) está orientada para promover o movimento de líquido do capilar glomerular para o espaço de Bowman. Como o ultrafiltrado glomerular é desprovido de proteínas, a pressão oncótica do espaço de Bowman (πEB) aproxima‑se a zero. Portanto a PCG é a única força que favorece a filtração. A pressão hidrostática no espaço de Bowman (PEB) e a pressão oncótica do capilar glomerular (πCG) se opõem à filtração (KOEPPEN; STANTON, 2009). Existe uma pressão efetiva de ultrafiltração (PUF) de 17 mmHg na extremidade aferente do glomérulo; já na extremidade eferente seu valor é de 8 mmHg (em que PUF = PCG – PEB – πCG). É importante frisar dois pontos adicionais com relação às forças de Starling e a essa variação de pressão. Em primeiro lugar, a PCG diminui ligeiramente ao longo do capilar devido à resistência ao fluxo, causada pelo comprimento do capilar. Em segundo, a πCG aumenta ao longo do capilar glomerular. Como a água é filtrada e as proteínas continuam no capilar glomerular, aumenta a concentração de proteínas no capilar e, também, a πCG (KOEPPEN; STANTON, 2009). A intensidade de filtração glomerular (IFG) é proporcional à soma das forças de Starling existentes por meio dos capilares da seguinte forma: IGF = Kf [(PCG – PEB) – (πCG – πEB)] 168 Unidade III em que Kf é o produto da permeabilidade intrínseca do capilar glomerular pela área de superfície glomerular disponível para a filtração. A intensidade da filtração glomerular é consideravelmente maior nos capilares glomerulares que nos sistêmicos, principalmente, porque o Kf é cerca de 100 vezes maior nos capilares glomerulares. Além disso, a PCG é em torno de duas vezes maior que a pressão hidrostática nos capilares sistêmicos. A IFG pode ser alterada modificando‑se o Kf ou qualquer uma das forças de Starling. Em pessoas saudáveis, a IFG é regulada por alterações na PCG, mediadas, principalmente, por alterações na resistência das arteríolas aferente ou eferente. A PCG pode ser afetada por três maneiras: • variações da resistência da arteríola aferente, em que a redução da resistência aumenta a PCG e a IFG, e o aumento da resistência as reduz; • variações da resistência da arteríola eferente, em que a redução da resistência reduz a PCG e a IFG, e o aumento da resistência as eleva; • variações da pressão arteriolar renal, em que o aumento da pressão arterial aumenta, transitoriamente, a PCG (o que eleva a IFG), e a redução da pressão arterial diminui, transitoriamente, a PCG (o que reduz a IFG). O fluxo sanguíneo renal (FSR) executa diversas funções importantes: • determina, indiretamente, a IFG; • modifica a intensidade da reabsorção de solutos e de água pelo túbulo proximal; • participa da concentração e da diluição da urina; • fornece O2, nutrientes e hormônios às células do néfron e devolve CO2, bem como o líquido e os solutos reabsorvidos à circulação geral; • transporta substratos que serão excretados na urina (KOEPPEN; STANTON, 2009). As arteríolas aferentes e eferentes e as artérias interlobulares são os principais vasos de resistência dos rins, determinando, dessa forma, a resistência vascular renal. Assim como na maioria dos órgãos, os rins regulam seu fluxo sanguíneo, ajustando a resistência vascular, em resposta às alterações da pressão arterial. Esses ajustes são tão precisos que o fluxo sanguíneo permanece relativamente constante, enquanto a pressão varia entre 90‑180 mmHg. A IFG também é regulada ao longo dessa mesma faixa de pressões arteriais. O fenômeno pelo qual o FSR e a IFG se mantêm relativamente constantes, chamado autorregulação, é executado por modificações de resistência vascular, principalmente pelas arteríolas aferentes dos rins. A autorregulação do FSR e da IFG se dá por meio de dois mecanismos. Um deles responde a alterações da pressão arterial, e outro a alterações da concentração de NaCl no líquido tubular. Ambos regulam 169 ANATOMOFISIOLOGIA o tônus da arteríola aferente. O mecanismo sensível à pressão, chamado mecanismo miogênico, está relacionado à propriedade intrínseca da musculatura lisa vascular de se contrair quando distendida. Da mesma forma, quando a pressão arterial se eleva e a arteríola aferente se distende, a musculatura lisa se contrai. Como o aumento da resistência arteriolar contrabalança o aumento da pressão, o FSR e a IFG permanecem constantes. O segundo mecanismo é conhecido como feedback tubuloglomerular. Esse mecanismo envolve uma alça de feedback na qual a mácula densa do aparelho justaglomerular afere a concentração de NaCl no líquido tubular, convertendo‑a em um ou mais sinais que afetam a resistência da arteríola aferente e, portanto, a IFG. Quando a IFG aumenta, elevando a concentração de NaCl no líquido tubular, mais NaCl penetra nas células da mácula densa, o que leva ao aumento da formação e liberação de ATP e adenosina (um metabolito do ATP) por essas células, provocando a vasoconstrição da arteríola aferente. Essa vasoconstrição, por sua vez, faz com que a IFG retorne ao nível normal. Por sua vez, quando a IFG e a concentração de NaCl no líquido tubular diminuem, menos NaCl penetra nas células da mácula densa, reduzindo a produção e a liberação de ATP e adenosina. A queda da concentração de ATP e adenosina causa a vasodilatação da arteríola aferente, normalizando a IFG. O óxido nítrico (NO), vasodilatador produzido pela mácula densa, atenua o feedback tubuloglomerular, e a angiotensina II o estimula. Portanto a mácula densa pode liberar vasoconstritores e um vasodilatador que executamações opostas sobre a arteríola aferente (KOEPPEN; STANTON, 2009). 7.3 Absorção, excreção e formação da urina A formação de urina envolve três processos básicos: • a ultrafiltração do plasma pelo glomérulo; • a reabsorção de água e eletrólitos do ultrafiltrado; • a secreção dos solutos selecionados para o fluido tubular. Após a sua formação, o filtrado glomerular circula pelos túbulos renais, e a sua composição e volume são modificados pelos mecanismos de reabsorção e secreção tubular existentes ao longo do néfron. É chamado reabsorção tubular renal o processo de transporte de uma substância do interior tubular para o capilar sanguíneo que envolve o túbulo; o mecanismo no sentido contrário é denominado secreção tubular. Pelos processos de reabsorção e secreção, os túbulos renais modulam o volume e a composição da urina, que, por sua vez, permitem que os túbulos controlem precisamente volume, osmolaridade, composição e pH dos compartimentos dos fluidos extracelular e intracelular. Finalmente, a excreção renal é o processo pelo qual a urina é eliminada pela uretra (AIRES, 2012; KOEPPEN; STANTON, 2009). Portanto o processo de depuração renal, além de se dar pela filtração glomerular, pode também ser feito por meio da secreção tubular, já que o sangue que passou pelos glomérulos e não foi filtrado atravessa uma segunda rede capilar, peritubular. Por outro lado, graças à reabsorção tubular, muitas substâncias depois de filtradas voltam ao sangue que percorre os capilares peritubulares entrando na circulação sistêmica pela veia renal que sai do órgão. 170 Unidade III A reabsorção e a secreção dos vários solutos por meio do epitélio renal são feitas por mecanismos específicos, passivos ou ativos, localizados nas membranas da célula tubular. Todos os sistemas de transporte são interdependentes. Por exemplo, um mecanismo importante como a reabsorção de Na+, que utiliza uma fração significativa de energia, exerce uma grande influência no gradiente eletroquímico através do epitélio tubular, o que acaba afetando o transporte dos demais solutos pela parede tubular. Além disso, a reabsorção de sódio e cloreto, os mais abundantes solutos existentes no filtrado glomerular, estabelece gradientes osmóticos através do epitélio tubular que permitem a reabsorção passiva de água. Ela passa do interstício para a circulação peritubular por meio de um balanço entre as pressões oncótica (exercida pelas proteínas plasmáticas) e hidrostática (existentes no interior dos capilares peritubulares). A reabsorção de água aumenta a concentração dos solutos dentro do túbulo; portanto a reabsorção de água modifica o gradiente químico que medeia o transporte passivo de determinados solutos por meio do epitélio, como no caso da ureia (AIRES, 2012). Quantitativamente, a reabsorção de NaCl e água representa a principal função dos néfrons. Aproximadamente 25.000 mEq/dia de Na+ e 179 L/dia de água são reabsorvidos nos túbulos renais. Além disso, o transporte renal de muitos outros solutos importantes está ligado direta ou indiretamente à reabsorção de Na+ (KOEPPEN; STANTON, 2009). 7.4 Túbulo proximal O túbulo proximal reabsorve em termos aproximados 67% da água filtrada, Na+, Cl−, K+, e outros solutos. Além disso, o túbulo proximal reabsorve quase toda a glicose e aminoácidos, filtrados pelo glomérulo. O elemento‑chave na reabsorção no túbulo proximal é a Na+/K+‑ATPase (bomba de sódio e potássio) na membrana basolateral (membrana em contato com os capilares) que transporta ativamente três íons sódio para fora da célula e dois íons potássio para dentro dela. O Na+ é reabsorvido por diferentes mecanismos na primeira e na segunda metade do túbulo proximal. Na primeira metade, o Na+ é reabsorvido, principalmente, com bicarbonato e diversos outros solutos (glicose, aminoácidos, fósforo e lactato). Em contrapartida, na segunda metade, o Na+ é reabsorvido, em sua maior parte, com Cl. Tal disparidade é mediada pelas diferenças nos sistemas de transporte, na primeira e na segunda metade do túbulo proximal, e nas diferenças da composição do fluido tubular nessas regiões (KOEPPEN; STANTON, 2009). Qualquer Na+ que entre na célula por meio da membrana apical (a que está em contato com os túbulos) deixa a célula e entra no sangue via Na+/K+‑ATPase. Resumidamente, a reabsorção de Na+ na primeira parte do túbulo proximal é acoplada à do bicarbonato e a diversas moléculas orgânicas. A reabsorção de muitas moléculas orgânicas é tão ávida que elas são quase completamente removidas do fluido tubular na primeira metade do túbulo proximal. A reabsorção de bicarbonato de sódio e do sódio com solutos orgânicos estabelece um gradiente osmótico transtubular (onde a osmolaridade do fluido intersticial que banha o lado basolateral das células é mais alto que a osmolaridade do fluido tubular), o que gera a força que impulsiona a reabsorção passiva de água por osmose. Como mais água do que Cl− é reabsorvido na primeira metade do túbulo proximal, a concentração de Cl− no fluido tubular aumenta ao longo do comprimento no túbulo proximal. 171 ANATOMOFISIOLOGIA Na segunda metade do túbulo, o Na+ é reabsorvido em sua maior parte com Cl− pelas vias transcelular (através das células) e paracelular (entre as células). O Na+ é, em sua maioria, reabsorvido com Cl−, em vez de ser reabsorvido com os solutos orgânicos ou bicarbonato (como ânion) que o acompanha, porque os mecanismos de transporte de Na+ na segunda metade diferem dos da primeira (KOEPPEN; STANTON, 2009). O túbulo proximal reabsorve 67% de água filtrada. A força propulsora para a reabsorção de água é o gradiente osmótico transtubular estabelecido pela reabsorção de solutos (NaCl, glicose‑Na+). A reabsorção de Na+ com os solutos orgânicos, bicarbonato e Cl− do fluido tubular no espaço lateral intercelular reduz a osmolaridade do fluido tubular e aumenta a osmolaridade do espaço intercelular lateral. Como as membranas apical e basolateral das células do túbulo proximal expressam canais de água (aquaporinas), a água é principalmente reabsorvida através das células do túbulo proximal. Uma pequena porcentagem de água também é reabsorvida através das junções fechadas (via paracelular). O acúmulo de fluidos e de solutos no espaço intercelular lateral aumenta a pressão hidrostática nesse compartimento. A pressão hidrostática aumentada força o fluido e os solutos para os capilares. Assim, a reabsorção de água segue a reabsorção de solutos no túbulo proximal. Observação O nome da doença diabetes melito deve‑se à presença de açúcar na urina (de mellitus, em latim, que significa mel), pela saturação do transporte renal glicose‑Na+, em decorrência da hiperglicemia. As poucas proteínas filtradas pelo glomérulo são reabsorvidas no túbulo proximal. Os hormônios peptídicos, pequenas proteínas e pequenas quantidades de proteínas grandes, como a albumina, são filtrados pelo glomérulo. Assim, apenas uma pequena porcentagem de proteínas passa pelo glomérulo e entram no espaço de Bowman. Entretanto a quantidade de proteína filtrada por dia é significativa, porque a IFG é alta (KOEPPEN; STANTON, 2009). As proteínas entram nas células por endocitose intactas ou são parcialmente degradadas pelas enzimas na superfície de células do túbulo proximal. Uma vez que proteínas e peptídeos estão na célula, as enzimas as digerem nos aminoácidos constituintes, que, então, deixam a célula, por meio da membrana basolateral pelas proteínas de transporte, e são devolvidas para o sangue. Normalmente, esse mecanismo reabsorve quase todas as proteínas filtradas, e, assim, a urina fica livre de proteínas. Entretanto, como esse mecanismo é facilmente saturado, o aumento das proteínas filtradas causa proteinúria (presença de proteínas na urina). A ruptura da barreira de filtração glomerular às proteínas aumenta a filtração de proteínas e resulta em proteinúria, um quadro visto com frequência nas doenças do rim. As células do túbulo proximal também secretam cátionse ânions orgânicos. A secreção de cátions e ânions orgânicos pelo túbulo proximal desempenha um papel‑chave na limitação do corpo aos compostos tóxicos derivados de reservas endógenas e exógenas (isto é, xenobióticos). Muitos dos ânions e cátions 172 Unidade III secretados pelo túbulo proximal são os produtos finais do metabolismo, que circulam no plasma. O túbulo proximal também secreta numerosos compostos orgânicos exógenos, incluindo numerosos fármacos e compostos tóxicos. Muitos desses compostos orgânicos podem ligar‑se às proteínas plasmáticas, e não são prontamente filtrados. Portanto apenas uma pequena proporção dessas substâncias potencialmente tóxicas são eliminadas do corpo via excreção após apenas sua filtração. Tais substâncias são também secretadas dos capilares peritubulares para o fluido tubular. Esses mecanismos secretórios são muito potentes e removem quase todos os ânions e cátions orgânicos do plasma que entram nos rins. Assim, essas substâncias são removidas do plasma por filtração e secreção (KOEPPEN; STANTON, 2009). 7.5 Alça de Henle A alça de Henle reabsorve aproximadamente 25% do NaCl filtrado e 15% da água filtrada. A reabsorção de NaCl, na alça de Henle, ocorre em ambos os segmentos ascendente fino e ascendente grosso. O ramo descendente fino não reabsorve NaCl. A reabsorção de água ocorre exclusivamente no ramo descendente fino via aquaporinas. O ramo ascendente é impermeável à água. Além disso, Ca2+ e o bicarbonato são também reabsorvidos na alça de Henle. O segmento ascendente fino reabsorve NaCl por um mecanismo passivo. A reabsorção de água, mas não de NaCl no ramo descendente fino, aumenta a NaCl no fluido tubular que entra pelo ramo ascendente fino. Como o fluido rico em NaCl move‑se em direção ao córtex, o NaCl difunde‑se para fora do fluido tubular, por meio do ramo ascendente fino, para o fluido intersticial medular, ao longo do gradiente de concentração, dirigido do fluido tubular para o interstício. O elemento‑chave para a reabsorção de soluto pelo segmento ascendente espesso é a Na+/ K+‑ATPase na membrana basolateral. Como ocorre com a reabsorção no túbulo proximal, a reabsorção de cada soluto pelo ramo ascendente espesso é ligado à Na+/K+‑ATPase. Essa bomba mantém baixa a concentração de Na+ intracelular, o que gera um gradiente químico favorável para o movimento de Na+ do fluido tubular para a célula. O movimento de Na+ através da membrana apical à célula é mediado pelo simporte 1Na+‑1K+‑2Cl− (NKCC2) que acopla o movimento de um Na+ ao de um K+ e dois Cl−. Usando a energia liberada pelo movimento descendente de Na+ e Cl−, esse simporte direciona o movimento K+ para o interior da célula. O canal de K+ na membrana plasmática apical desempenha um papel importante na reabsorção de NaCl pelo ramo ascendente espesso. Esse canal de K+ permite que o K+ seja transportado para a célula via NKCC2 para reciclá‑lo de volta no fluido tubular. Como a concentração de K+ no fluido tubular é relativamente baixa, esse K+ é necessário para a operação contínua do NKCC2. Um antiporte de Na+‑K+ (saída de Na+ e entrada de K+ na célula) na membrana apical da célula também medeia a reabsorção de Na+, assim como a secreção H+ (por meio da reabsorção de bicarbonato) no segmento ascendente espesso. O Na+ deixa a célula por meio da membrana basolateral via Na+/ K+‑ATPase, enquanto o K+, Cl− e o bicarbonato deixam a célula pela membrana basolateral, por vias distintas (KOEPPEN; STANTON, 2009). A voltagem no decorrer do ramo ascendente espesso é importante para a reabsorção de diversos cátions. O fluido tubular tem carga positiva, em relação ao sangue, devido à localização única das proteínas de transporte, nas membranas apical e basolateral. Dois pontos são importantes: 173 ANATOMOFISIOLOGIA • o transporte aumentado de NaCl pelo ramo ascendente espesso aumenta a amplitude da voltagem positiva no lúmen; • essa voltagem é uma força impulsionadora importante para a reabsorção de diversos cátions, incluindo Na+, K+, Mg2+ e Ca2+, pela via paracelular (KOEPPEN; STANTON, 2009). A osmolaridade fisiológica no fluido tubular é de 300 mOsm/kg de água. Dependendo do segmento do néfron, essa osmolaridade pode ser aumentada (hipertonicidade) ou diminuída (hipotonicidade). E a reabsorção de NaCl no ramo ascendente espesso ocorre pelas vias transcelular e paracelular. Cinquenta por cento da reabsorção de NaCl é transcelular, e 50% é paracelular. Como o segmento ascendente espesso não reabsorve água, a reabsorção de NaCl e de outros solutos reduz a osmolaridade do fluido tubular para menos de 150 mOsm/kg de água. Assim, como o ramo ascendente espesso produz um fluido que é diluído em relação ao plasma, o segmento ascendente da alça de Henle é chamado segmento diluidor. Resumidamente, as características funcionais específicas de cada ramo da alça de Henle são: • o ramo descendente fino: — é altamente permeável à água, que é reabsorvida passivamente a favor do gradiente osmótico existente entre o fluido tubular e o interstício hipertônico que o envolve; — por estar envolto em um interstício hipertônico e por ter uma alta permeabilidade a sais e ureia, a concentração do fluido no lúmen aumenta em direção às papilas, tanto por saída de água como por entrada passiva de solutos. • os ramos ascendentes fino e grosso: — têm baixa permeabilidade à água; — possuem alta reabsorção de sais gerada pela alta atividade da Na+/K+‑ATPase; — o fluido no interior desses ramos é diluído à medida que sobe para a região cortical, daí serem chamados segmentos diluidores (AIRES, 2012). 7.6 Túbulo distal e túbulo coletor O túbulo distal e o túbulo coletor reabsorvem cerca de 8% do NaCl filtrado, secretam quantidades variáveis de K+ e H+ e reabsorvem quantidades variáveis de água (8‑17%). O segmento inicial do túbulo distal (começo do túbulo distal) reabsorve Na+, Cl− e Ca2+ e é impermeável à água. A entrada de NaCl na célula por meio da membrana apical é mediada por um simporte de Na+‑Cl−. O Na+ deixa a célula via ação da Na+/K+‑ATPase, e o Cl− deixa a célula via difusão pelos canais de Cl−. Assim, a diluição do fluido tubular começa no segmento ascendente espesso da alça de Henle e continua no segmento inicial do túbulo distal. 174 Unidade III O último segmento do túbulo distal e do ducto coletor são compostos de dois tipos de células: as principais e as intercaladas. As células principais reabsorvem NaCl e água e secretam K+. As células intercaladas secretam H+ ou bicarbonato e são, assim, importantes na regulação do balanço ácido‑base. Células intercaladas também reabsorvem K+ pela H+‑K+‑ATPase, localizada na membrana apical. A reabsorção de Na+ e a secreção de K+ pelas células principais dependem da atividade da Na+/K+‑ATPase na membrana basolateral. Pela manutenção de baixa concentração de Na+ intracelular, essa bomba gera um gradiente químico favorável para o movimento de Na+ do fluido tubular para a célula. Como o Na+ entra na célula através da membrana apical via difusão pelos canais seletivos ao Na+ nas células epiteliais (ENaCs), na membrana apical, a carga negativa dentro da célula facilita a entrada de Na+. O Na+ deixa a célula por meio da membrana basolateral e entra no sangue via ação da Na+/K+‑ATPase. A reabsorção de Na+ gera voltagem negativa no lúmen no final do túbulo distal e do ducto coletor, que gera uma força propulsora para a reabsorção de Cl− pela via paracelular. Quantidade variável de água é reabsorvida pelas células principais no final do túbulo distal e do ducto coletor. A reabsorção de água é mediada por aquaporinas (diferentes daquelas que agem na alça de Henle), localizadas na membrana plasmática apical e pelos canais aquaporinas localizadas na membrana basolateral das células principais. Na presença do hormônio antidiurético (ADH), a água é reabsorvida. Em contrapartida, na ausência do hormônio ADH, o túbulo distal e o ducto coletor reabsorvem pouca água (KOEPPEN; STANTON, 2009). O K+ é secretadodo sangue para o fluido tubular pelas células principais, em duas etapas: • a captação de K+ por meio da membrana basolateral é mediada pela ação da Na+/K+‑ATPase; • o K+ deixa a célula via difusão passiva. Como a concentração de K+ no interior das células é alta (150 mEq/L) e no fluido tubular é baixa (10 mEq/L), o K+ difunde‑se, diminuindo seu gradiente de concentração, por meio dos canais de K+, na membrana apical das células, para o fluido tubular. Embora o potencial negativo nas células tenda a reter o K+ na célula, o gradiente eletroquímico, por meio da membrana apical, favorece a secreção de K+ da célula para o fluido tubular. A reabsorção de K+ pelas células intercaladas é mediada por H+‑K+‑ATPase, localizadas na membrana apical da célula (KOEPPEN; STANTON, 2009). 7.7 Regulação da reabsorção de NaCl e água Existem vários hormônios que regulam a reabsorção de NaCl e, portanto, a excreção urinária de NaCl. Entre eles, estão: a angiotensina II, a aldosterona, as catecolaminas e os peptídeos natriuréticos. Outros mecanismos que participam da reabsorção e excreção do NaCl são as forças de Starling e o fenômeno do balanço glomérulo‑tubular. O ADH é o único hormônio que regula diretamente a quantidade de água excretada pelos rins. A angiotensina II é um hormônio que age como um potente estimulador da reabsorção de NaCl e água no túbulo proximal. Ele também é encarregado de estimular a reabsorção de Na+ no ramo ascendente fino da alça de Henle, assim como no túbulo distal e no ducto coletor. A diminuição do volume do fluido extracelular (LEC) ativa o sistema renina‑angiotensina‑aldosterona, aumentando a concentração plasmática de angiotensina II. 175 ANATOMOFISIOLOGIA A aldosterona é sintetizada pelas células da camada glomerulosa do córtex da suprarrenal e estimula a reabsorção de NaCl. Atua sobre o ramo ascendente espesso da alça de Henle, o túbulo distal e o ducto coletor. A maioria de seus efeitos sobre a reabsorção de NaCl reflete sua ação sobre o túbulo distal e o ducto coletor. A aldosterona também estimula a secreção de K+ pelo túbulo distal e ducto coletor e aumenta a quantidade de transportadores simporte Na+‑Cl− no começo do túbulo distal. Ela aumenta a reabsorção de NaCl pelas células principais, no túbulo distal e no ducto coletor por quatro mecanismos: • aumento da quantidade de Na+/K+‑ATPase na membrana basolateral; • aumento da expressão dos canais de Na+ (ENaC) na membrana apical da célula; • aumento indireto da expressão de ENaCs na membrana apical da célula através de uma enzima estimuladora de glicocorticoides no soro; • expressão de serina protease que também ativa ENaCs por proteólise. Esses mecanismos aumentam a captação de Na+ pela membrana apical da célula e facilita a saída de Na+ da célula para o sangue. O aumento da reabsorção de Na+ gera voltagem negativa no lúmen do túbulo distal e ducto coletor. Essa voltagem negativa do lúmen origina a força propulsora eletroquímica para a reabsorção de Cl− por meio das vias paracelulares no túbulo distal e no ducto coletor. A secreção de aldosterona é aumentada pela hipercalemia (aumento da concentração de K+) e pela angiotensina II (após ativação do sistema renina‑angiotensina‑aldosterona). Pela sua estimulação da reabsorção de NaCl no ducto coletor, a aldosterona também aumenta indiretamente a reabsorção de água nesse segmento do néfron (KOEPPEN; STANTON, 2009). 7.8 Regulação de volume e osmolaridade pelo rim O íon sódio é o principal cátion do meio extracelular e ele exerce pressão osmótica efetiva, estando diretamente relacionado ao volume desse compartimento. Como o controle do balanço corporal de sódio é fundamental para a manutenção do volume do LEC, ele também é importante para o controle da pressão arterial. O organismo possui diferentes receptores para a detecção de alterações da volemia. Eles são: • receptores de volume localizados nas paredes das grandes veias; • receptores de pressão localizados nas paredes das grandes artérias; • receptores de pressão intrarrenais, localizados nas arteríolas aferentes, junto ao aparelho justaglomerular, que detectam alterações na perfusão sanguínea renal. 176 Unidade III Em situações de hipovolemia e queda da pressão arterial, ocorre o estímulo para a liberação de renina na circulação, ativando a cascata do sistema renina‑angiotensina‑aldosterona, o que aumenta a pressão arterial tanto pela intensa vasoconstrição sistêmica que provoca como pelo aumento da reabsorção renal de sódio e consequente elevação do LEC. Em situações de hipervolemia, a liberação de renina é inibida (CURI; PROCOPIO, 2009). Quando aumenta a pressão arterial, também aumenta o volume urinário excretado. Os processos de natriurese (excreção de sódio) e diurese (excreção de água) ocorrem em paralelo. Frente às alterações do LEC, em resposta aos sinais dos receptores descritos, são ativados diferentes sistemas efetores que podem causar aumento da volemia (mecanismos antinatriuréticos) ou a sua diminuição (mecanismos natriuréticos). O sistema renina‑angiotensina‑aldosterona é ativado a partir da liberação de renina pelas células do aparelho justaglomerular. Os principais estímulos para a liberação de renina são: hipoperfusão (diminuição do volume de sangue) ou isquemia (diminuição da quantidade de oxigênio) renal; estimulação adrenérgica (pela ativação do sistema simpático) e diminuição da concentração de NaCl no lúmen do túbulo distal reto percebida pelas células da mácula densa (mecanismo de autorregulação renal ou balanço tubuloglomerular). Na circulação, a renina cliva o angiotensinogênio (peptídeo produzido no fígado), dando origem à angiotensina I. A angiotensina I, pela ação da enzima conversora de angiotensina (ECA), é clivada, originando a angiotensina II, que age nos seus receptores e provoca: • vasoconstrição arterial sistêmica; • vasoconstrição arterial renal; • aumento da reabsorção renal de sódio. Isso pode ocorrer diretamente, por aumento na reabsorção tubular de sódio no túbulo proximal, ou indiretamente, por estímulo da síntese e secreção de aldosterona, que promove a reabsorção distal de sódio; • indução da proliferação celular, por exemplo, dos fibroblastos. Esse efeito de substituição do tecido normal por fibroblastos prejudica o funcionamento de diversos tecidos, contribuindo para o estabelecimento de doenças (como as glomerulonefrites) (CURI; PROCOPIO, 2009). O hormônio antidiurético (ADH) ou arginina‑vasopressina está primariamente relacionado à regulação da osmolaridade do LEC, atuando nos mecanismos de concentração e diluição da urina. Nas situações de grande hipovolemia, pela ação da angiotensina II no SNC, ocorre estimulação não osmótica para a liberação de ADH. Esse hormônio atua em seus receptores, levando à vasoconstrição arterial sistêmica, diminuindo o ritmo de filtração glomerular e aumentando a reabsorção renal de água. 177 ANATOMOFISIOLOGIA Observação O álcool age inibindo a secreção de ADH, levando à diminuição da reabsorção de água (aumento da diurese) e à formação de uma urina mais diluída. A endotelina, o tromboxano A2 e a adenosina são substâncias produzidas nos rins que atuam nas células vizinhas ou na própria célula. Seus efeitos antinatriuréticos podem ser mediados por vasoconstrição ou por ação tubular direta, modulando a atividade de transportadores iônicos (CURI; PROCOPIO, 2009). O peptídeo natriurético atrial (ANP) é o mais importante. É sintetizado nos miócitos cardíacos e secretado em resposta ao estiramento do átrio decorrente do aumento do retorno venoso, que pode estar associado ao aumento da volemia. Hormônios como ADH, glicocorticoides e adrenalina também estimulam a secreção de ANP. Seus principais efeitos são: • aumento da natriurese/diurese por vasodilatação da arteríola aferente, levando ao aumento do ritmo de filtração glomerular, além da diminuição da hipertonicidade medular por vasodilatação dos vasos retos; • inibição do sistema renina‑angiotensina‑aldosterona,do ADH e da endotelina, antagonizando seus efeitos antinatriuréticos; • vasodilatação sistêmica, favorecendo a hipotensão arterial e aumentando a permeabilidade vascular, o que leva à formação de edema (CURI; PROCOPIO, 2009). As prostaglandinas e o óxido nítrico são moléculas produzidas localmente com ação natriurética por relaxamento das células mesangiais, vasodilatação dos vasos retos, levando à diluição do interstício medular com perda da hipertonicidade, e diminuição da reabsorção de sódio por meio da modulação dos transportadores. Em situações em que o sistema renina‑angiotensina‑aldosterona está ativado, causando intensa vasoconstrição sistêmica, as prostaglandinas são essenciais para manter a adequada irrigação sanguínea renal, agindo localmente no rim, garantindo a função desse órgão (CURI; PROCOPIO, 2009). Lembrete Quando aumenta a pressão arterial, também aumenta o volume urinário excretado. Os processos de natriurese (excreção de sódio) e diurese (excreção de água) ocorrem em paralelo. A formação de urina concentrada ou diluída depende dos segmentos distais do néfron, pois a reabsorção proximal de água é isosmótica. O plasma é ultrafiltrado no glomérulo aproximadamente 178 Unidade III a 300 mOsm/kg. No final do túbulo proximal, o fluido tubular mantém a mesma osmolaridade, em decorrência da reabsorção isosmótica de água, o que ocorre graças à presença de aquaporinas na membrana luminal dessas células. Na porção descendente da alça de Henle, altamente permeável à água, pela presença das mesmas aquaporinas, o fluido tubular vai se concentrando em equilíbrio com o meio hipertônico do interstício medular até alcançar seu valor máximo na dobradura da alça. No ramo fino ascendente e no túbulo distal reto, todavia, a membrana luminal é impermeável à água, onde não tem aquaporinas. Por causa disso, a reabsorção dos solutos nessa região faz com que o fluido tubular seja progressivamente diluído até alcançar 50‑100 mOsm/kg no final do túbulo distal reto. Por essa razão, são denominados segmentos diluidores do néfron. Se não houver reabsorção de água no túbulo coletor, a urina terá a mesma osmolaridade final em torno dos 50‑100 mOsm/kg, ou seja, hipotônica em relação ao plasma. Para a urina ser concentrada, a água deverá ser reabsorvida no túbulo coletor, e para isso é necessário tanto a hipertonicidade do meio intersticial como o túbulo cortical ser permeável à água. Nessas condições, a osmolaridade urinária pode atingir seus valores máximos, em torno de 1.200 mOsm/kg, ou seja, hipertônica ao plasma. A formação de um meio hipertônico na medula renal em decorrência da reabsorção de solutos que ocorre nos segmentos diluidores é fundamental para a reabsorção passiva de água no túbulo coletor. Esse segmento do néfron pode ser impermeável ou permeável à água, o que depende da inserção de aquaporinas nas membranas luminais, por meio da ação do hormônio antidiurético (ADH). Quando isso ocorre, a água é reabsorvida osmoticamente da luz tubular para o interstício hipertônico, retornando daí à circulação sistêmica pelos vasos retos. Lembrete A osmolaridade fisiológica no fluido tubular é de 300 mOsm/kg de água. Dependendo do segmento do néfron, essa osmolaridade pode ser aumentada (hipertonicidade) ou diminuída (hipotonicidade). Esse sistema é conhecido como sistema contracorrente multiplicador da alça de Henle. Tal modelo é baseado no fato da estrutura da alça proporcionar a possibilidade de o fluido tubular percorrer a segunda parte desse caminho em sentido oposto ao primeiro: a urina se concentraria no ramo descendente (permeável à água e impermeável aos solutos) e se diluiria no ramo ascendente (impermeável à água e permeável aos solutos). Esse modelo leva em consideração dois gradientes osmóticos: um gradiente vertical de osmolaridade observado no eixo córtico‑medular e um gradiente horizontal entre o ramo ascendente da alça de Henle e o interstício (CURI; PROCOPIO, 2009). A ureia concentra‑se na luz do túbulo coletor cortical graças à reabsorção de água pelas aquaporinas sujeitas à ação do ADH. Uma vez concentrada no túbulo coletor, ao atingir as regiões medular interna e papilar, pode ser reabsorvida para o interstício a favor de gradiente de concentração. Assim, estando concentrada no interstício medular, a ureia é secretada no ramo fino ascendente da alça de Henle. À medida que o sódio vai sendo reabsorvido ao longo da alça de Henle, a ureia vai tornando‑se um osmólito importante na luz tubular. Portanto a recirculação de ureia não só contribui com a 179 ANATOMOFISIOLOGIA geração de hipertonicidade medular por meio de seu transporte passivo, como permite uma maior reabsorção de sódio, também passivamente, a favor do seu gradiente de concentração, no ramo fino ascendente da alça de Henle, o que contribui igualmente para a formação da hipertonicidade medular. Esses mecanismos multiplicadores são diretamente dependentes do efeito unitário, derivado da reabsorção de NaCl, por meio do epitélio do túbulo distal reto, impermeável à água, pela associação do transportador na membrana luminal, à Na+/K+‑ATPase na membrana basolateral. A concentração de NaCl no fluido tubular no ramo fino ascendente da alça seria maior que no interstício, devido à absorção de água verificada ao longo do ramo fino descendente pela hipertonicidade do interstício. Isso é possível devido à alta permeabilidade à água desse epitélio, pela presença de aquaporinas na membrana luminal, associada à baixa permeabilidade à ureia. Por outro lado, a concentração de ureia seria maior no interstício do que no fluido tubular no interior do ramo ascendente fino da alça de Henle. Essa maior concentração de ureia deve‑se à sua recirculação. Assim, ocorre reabsorção passiva de NaCl para o interstício e secreção de ureia na luz tubular. Os vasos retos possuem papel importante na manutenção da hipertonicidade medular. Além do baixo fluxo sanguíneo direcionado à medula (menos de 10% do fluxo total), sua organização em ramos descendente e ascendente, semelhante à alça de Henle, também funciona como um sistema de contracorrente. Esse sistema denominado contracorrente permutador funciona da seguinte maneira: o sangue no ramo descendente perde água para o interstício hipertônico (por meio das aquaporinas) e ganha solutos, aumentando progressivamente a concentração de solutos no plasma, equilibrando‑se com o interstício. Então, no ramo ascendente, ocorre o inverso, com entrada de água no vaso e saída de solutos para o interstício. Como a entrada de água no ramo ascendente é maior que a saída no ramo descendente, a resultante do processo é a remoção de água e solutos para a circulação sistêmica, com manutenção do interstício hipertônico (CURI; PROCOPIO, 2009). Em resumo, ao longo do néfron, uma série de forças atua no sentido de modificar a concentração das substâncias presentes no filtrado glomerular, variando a quantidade de solutos que são excretados na urina final. A reabsorção de água tende a aumentar a concentração de todos os solutos do fluido tubular, havendo alguns cuja concentração intratubular varia apenas em função desse processo, não sendo reabsorvidos nem secretados. Nesse caso, a quantidade de soluto filtrado é igual à excretada na urina final. Entretanto, a maioria dos solutos encontrados no filtrado é reabsorvida ao longo do túbulo e volta ao sangue, sendo sua quantidade filtrada maior que a excretada, porém sua concentração na urina final pode ser maior ou menor que a encontrada no filtrado glomerular, dependendo da quantidade de água que for reabsorvida nos túbulos. Poucos solutos, como o potássio e o ácido úrico, além de serem filtrados, são reabsorvidos e secretados pelo epitélio tubular; dessa forma, suas quantidades excretadas apresentam grandes variações. A composição da urina difere da do fluido extracelular em vários aspectos. Enquanto 95% dos solutos do fluido extracelular são constituídos por íons, a urina tem altas concentraçõesde moléculas sem carga, principalmente ureia. Um indivíduo normal excreta mais sódio na urina quando sua dieta salina é elevada do que quando é baixa; porém, em ambas as situações, o equilíbrio entre ingestão e excreção de sódio é mantido. Similarmente, o volume urinário é maior em condições de sobrecarga de 180 Unidade III água em comparação com o quadro de restrição hídrica. Essas relações indicam que não existem valores normais absolutos para a excreção urinária de água e solutos, havendo uma gama de variações que reflete a ingestão diária (AIRES, 2012). Saiba mais A doença renal crônica é considerada um problema de saúde pública em todo o mundo. Leia sobre o assunto em: BASTOS, M. G.; BREGMAN, R.; KIRSZTAJN, G. M. Doença renal crônica: frequente e grave, mas também prevenível e tratável. Revista da Associação Médica Brasileira, v. 56, n. 2, p. 248‑253, 2010. Disponível em: https://bit.ly/3BrF1zq. Acesso em: 29 jul. 2022. 8 SISTEMA ENDÓCRINO O sistema endócrino, assim como o nervoso, ajusta e integra as atividades dos vários sistemas corporais, tornando‑as apropriadas às demandas relativas aos ambientes externo e interno. O sistema endócrino atua por meio de sinais químicos que são secretados na corrente sanguínea por glândulas que não possuem ductos. Essas moléculas sinalizadoras são denominadas hormônios e regulam diversos processos metabólicos. Um hormônio, produzido por uma célula secretora e liberado na corrente sanguínea, age em uma célula‑alvo, que é capaz de reconhecer tal hormônio e alterar funções em resposta a esse hormônio. Uma célula‑alvo é capaz de reconhecer um hormônio a partir do momento em que expressa um receptor específico para esse hormônio. O receptor hormonal é fundamental para que haja uma resposta endócrina (CURI; PROCOPIO, 2009; GANONG, 2006). Um hormônio pode agir em uma célula‑alvo que está distante do seu local de produção; nesse caso, ele chega através do sangue. Esse sistema de ação hormonal é denominado endócrino. No sistema de ação parácrino, o hormônio difunde‑se no interstício agindo em células‑alvo vizinhas da célula secretora e, no sistema de ação autócrino, o hormônio, uma vez secretado, volta a agir na própria célula secretora (CURI; PROCOPIO, 2009). 8.1 Classificação dos hormônios Os hormônios podem ser classificados de acordo com a sua natureza química. Dependendo da composição química de um hormônio, ele pode ser classificado como hidrossolúvel ou lipossolúvel. Os hormônios hidrossolúveis são hidrofílicos, ou seja, possuem afinidade por moléculas polares, como a água; já os hormônios lipossolúveis são lipofílicos e possuem afinidade por moléculas apolares, como os lipídios presentes na membrana plasmática das células. A membrana plasmática representa uma barreira à passagem de moléculas hidrofílicas e, opostamente, moléculas que são lipofílicas solubilizam‑se na membrana plasmática, podendo 181 ANATOMOFISIOLOGIA atravessá‑la facilmente. Compreende‑se então que, dependendo da composição química de um hormônio, ele pode ser hidrossolúvel ou lipossolúvel e, consequentemente, o mecanismo de ação nas células‑alvo decorrerá dessa propriedade (CURI; PROCOPIO, 2009). Os hormônios hidrossolúveis, os mais abundantes, são proteicos ou peptídicos. Variam desde um único aminoácido modificado, passando por peptídeos simples até grandes proteínas, que podem formar cadeias de proteínas glicosiladas (possuem um radical açúcar ligado a um aminoácido) ou fosforiladas (possuem um grupo fosfato ligado a um aminoácido). Os menores hormônios hidrossolúveis são os aminoácidos modificados, por exemplo: a tirosina dá origem à adrenalina e à noradrenalina; a histidina dá origem à histamina; e o triptofano origina a serotonina. A síntese desses hormônios depende da disponibilidade intracelular do aminoácido precursor e da atividade das enzimas que são responsáveis pelo processo de modificação dos aminoácidos. Os demais hormônios, peptídicos e proteicos, são expressos por genes específicos e envolvem os mecanismos básicos de síntese proteica (transcrição gênica e tradução). Devido à característica polar dos hormônios hidrossolúveis, eles solubilizam‑se facilmente no interstício e no sangue, de forma que podem circular livres. Entretanto, algumas exceções são encontradas, como o hormônio do crescimento que circula ligado a uma proteína carregadora. A ligação de um hormônio a uma proteína circulante tem ao menos duas vantagens, além de propiciar o transporte até a célula‑alvo. • garante um reservatório hormonal circulante, minimizando flutuações nas concentrações plasmáticas do hormônio; • prolonga a meia‑vida de um hormônio na circulação (CURI; PROCOPIO, 2009). Observação Meia‑vida de uma molécula é definida como o tempo necessário para que sua concentração ou atividade seja reduzida à metade. O hormônio hidrossolúvel não entra na célula‑alvo, ele liga‑se a receptores que estão presentes na membrana plasmática da célula‑alvo. O fator determinante para que um tecido responda a um dado hormônio é a presença de um receptor e da maquinaria pós‑receptor na célula. Cada receptor reconhece um hormônio de forma específica e de alta afinidade, e transforma essa ligação (hormônio‑receptor) em um sistema de transdução específico que gera um efeito final (CURI; PROCOPIO, 2009). Alguns ligantes, quando interagem com seus receptores de membrana, podem causar alteração na condutância de canais iônicos. Porém, muitos outros ligantes, quando interagem com seus receptores, ativam mecanismos que envolvem mensageiros químicos intracelulares, que desencadeiam alterações da função celular. Os ligantes extracelulares (no caso, o hormônio hidrossolúvel) são denominados primeiros mensageiros, e os mediadores intracelulares são conhecidos como segundos mensageiros (GANONG, 2006). 182 Unidade III Os segundos mensageiros desencadeiam muitas alterações de curta duração na função celular; por exemplo, alteram a função enzimática, promovem a exocitose e, principalmente, alteram a transcrição de vários genes. Os segundos mensageiros exercem esses efeitos, em parte, ao ativar fatores de transcrição que já estão presentes na célula, e esses fatores ativados induzem à transcrição de outros genes, que, por sua vez, podem ativar outros genes, que causam efeitos mais prolongados (GANONG, 2006). Os hormônios lipossolúveis são sintetizados a partir de uma molécula precursora lipídica. A grande maioria desses hormônios deriva do éster de colesterol, e por isso são chamados de hormônios esteroides. Para que ocorra a síntese desse tipo de hormônio, é necessário que a célula secretora tenha um aporte do precursor lipídico e tenha, também, as enzimas específicas que metabolizam a molécula lipídica precursora até chegar à forma ativa. Por meio de conversões enzimáticas, vários metabólitos vão sendo gerados a partir do precursor, cada um deles com atividade biológica variável tanto na sua intensidade quanto no tipo de ação. Os hormônios esteroides podem ser gerados tanto no córtex da glândula adrenal quanto nas gônadas. O tipo de hormônio a ser sintetizado em cada território depende da presença de enzimas específicas na célula. Embora bioquimicamente esses hormônios sejam bastante parecidos, a atividade biológica é bastante diversa, incluindo‑se desde ações no metabolismo do carboidrato (glicocorticoides) e no balanço hidroeletrolítico (mineralocorticoides) até ações nas funções reprodutivas feminina (estrógenos) e masculina (andrógenos). Diferentemente dos hormônios hidrossolúveis, os lipossolúveis não são armazenados em grânulos; eles são secretados por difusão simples através da membrana plasmática à medida que vão sendo sintetizados. Dessa maneira, não há estoque na célula secretora, e a secreção hormonal é regulada diretamente pela maior ou menor atividade da enzima‑chave do processo de síntese hormonal (CURI; PROCOPIO, 2009). Por sua característica hidrofóbica, os hormônios lipossolúveis encontram dificuldadespara se deslocar no interstício e no meio sanguíneo, por isso, é fundamental que esses hormônios se liguem a proteínas (estas hidrossolúveis) que, englobando a molécula lipídica, confiram solubilidade ao meio aquoso, permitindo o deslocamento desses hormônios pelo plasma. Existem várias proteínas, em geral de formato globular e, portanto, chamadas de globulinas, que são ligantes específicos de vários hormônios lipossolúveis. Além disso, a albumina, proteína encontrada em maior quantidade no plasma sanguíneo, também é um ligante importante de hormônios lipossolúveis. Assim, hormônios esteroides circulam ligados a proteínas carregadoras. Em geral, 1% ou menos do hormônio total presente no plasma está na forma livre e, portanto, biologicamente ativo. Essa característica é extremamente importante, pois o efeito biológico dos hormônios lipossolúveis depende da quantidade de hormônio livre. Por sua solubilidade em lipídios, os hormônios esteroides conseguem atravessar diretamente a membrana plasmática das células. Quando livres, imediatamente se difundem pelo meio intracelular e vão agir em seus receptores intracelulares de suas células‑alvo. A ação dos hormônios lipossolúveis é desencadeada a partir de sua ligação a receptores intracelulares, cujo complexo 183 ANATOMOFISIOLOGIA hormônio‑receptor termina por se ligar em sítios específicos da região promotora de genes‑alvo, atuando como fatores transcricionais. 8.2 Regulação da secreção hormonal A secreção hormonal é regulada por retroalimentação, ou seja, baseia‑se no equilíbrio entre estímulo e inibição da síntese e secreção do hormônio. Esse equilíbrio tem uma importante base funcional: o mecanismo de feedback (retroalimentação), que pode ser negativo, como ocorre na maioria dos sistemas hormonais, ou positivo. No feedback negativo (figura a seguir), quando a concentração do hormônio aumenta, são ativados mecanismos inibidores da sua produção, que atuam tanto na síntese quanto na secreção, fazendo com que a concentração do hormônio diminua. Nesse caso, a diminuição do hormônio tireoidiano na corrente sanguínea leva à estimulação de sua produção através do aumento de tirotrofina. E, uma vez que a concentração do hormônio diminuir, serão ativados mecanismos estimuladores da sua produção, fazendo com que a concentração do hormônio aumente. Dessa maneira, ao longo do tempo, a concentração do hormônio se mantém oscilando em torno de um valor constante. Já o feedback positivo é menos comum nos sistemas hormonais, e ocorre quando um determinado hormônio tem sua concentração aumentada e são ativados mecanismos que fazem com que sua síntese e secreção aumentem mais ainda; há um aumento de sua concentração plasmática por meio da inibição de sua produção através da diminuição de tirotrofina. Nesse sistema, um estímulo recebido é amplificado, por exemplo, e as alças de retroalimentação positiva controlam os processos que levam à ruptura de um folículo através da parede ovariana ou à expulsão do feto de dentro do útero (CURI; PROCOPIO, 2009; KOEPPEN; STANTON, 2009). Lembrete Na retroalimentação (feedback) negativa, a diminuição do hormônio tireoidiano na corrente sanguínea leva à estimulação de sua produção através do aumento de tirotrofina; já o aumento de sua concentração plasmática, por meio da inibição de sua produção através da diminuição de tirotrofina. 184 Unidade III Es tim ul a In ib e Tiroxina Tirotrofina (baixo) (alto) Hipófise Tireoide Figura 76 – Exemplo de retroalimentação (feedback) negativa Acervo Unip/Objetivo. Além dos mecanismos de retroalimentação negativa e positiva, existem variações periódicas na liberação dos hormônios influenciadas por mudanças sazonais, pelos estágios de desenvolvimento, envelhecimento e pelo ciclo sono‑vigília. Um exemplo é a correlação do hormônio de crescimento, o GH, com os estágios do sono. No início do sono, há aumento da secreção desse hormônio, porém, nos estágios mais avançados, há diminuição. Muitas dessas mudanças cíclicas hormonais estão relacionadas às alterações da atividade de vias neurais envolvidas no controle da liberação de hormônios (CURI; PROCOPIO, 2009). 8.3 Sistema hipotálamo‑hipófise O hipotálamo, apesar de constituir menos de 1% do volume cerebral, é um centro de integração de funções que visa manter a homeostase do organismo animal. Não existe função no organismo que, direta ou indiretamente, não seja controlada pelo hipotálamo. O hipotálamo localiza‑se na porção terminal anterior do diencéfalo, que repousa abaixo do sulco hipotalâmico e à frente dos núcleos interpedunculares. Divide‑se em uma variedade de núcleos e áreas nucleares, e tem conexões com diversas estruturas, entre elas a hipófise (CURI; PROCOPIO, 2009; GANONG, 2006). Embriologicamente, a hipófise surge como uma evaginação do assoalho do terceiro ventrículo e localiza‑se no interior da sela túrcica, no osso esfenoide na base do crânio, sendo conectada com o hipotálamo pela haste hipofisária. Também chamada de glândula pituitária, a hipófise é uma estrutura pequena, porém complexa. No ser humano, possui dois lobos com origens embriológicas distintas, um lobo epitelial chamado adeno‑hipófise (ou hipófise anterior) e outro lobo neural chamado neuro‑hipófise (ou hipófise posterior). A adeno‑hipófise constitui 80% do volume da 185 ANATOMOFISIOLOGIA glândula e é composta de cinco tipos de células que produzem e secretam seis tipos de hormônios, enquanto a neuro‑hipófise libera vários neuro‑hormônios. Todas as funções endócrinas da hipófise estão sob o comando do hipotálamo e são reguladas por alças de retroalimentação positiva e negativa (CURI; PROCOPIO, 2009; GANONG, 2006; KOEPPEN; STANTON, 2009). Hipotálamo Trato hipofisário Neuro‑hipófise (posterior) Hipófise intermediária Adeno‑hipófise (anterior) Figura 77 – Representação esquemática do sistema hipotálamo‑hipófise Acervo Unip/Objetivo. 8.4 Neuro‑hipófise (posterior) A parte neural da hipófise é denominada neuro‑hipófise e consiste em uma projeção para baixo do tecido hipotalâmico. Na extremidade superior da neuro‑hipófise, desenvolve‑se uma tumefação em forma de funil chamada de eminência mediana, que é a região onde a haste hipofisária se insere na base do hipotálamo. A neuro‑hipófise é uma estrutura neurovascular e corresponde ao local de liberação de neuro‑hormônios que foram produzidos no hipotálamo (CURI; PROCOPIO, 2009; KOEPPEN; STANTON, 2009). Neurônios hipotalâmicos, cujos corpos celulares estão localizados nos núcleos supraópticos (NSP) e nos núcleos paraventriculares (NPV), projetam‑se para a neuro‑hipófise e secretam, em um rico leito de capilares fenestrados, os hormônios peptídicos antidiurético (ADH, ou arginina vasopressina) e a oxitocina. Os corpos celulares desses neurônios são denominados magnocelulares (corpos celulares 186 Unidade III grandes) e projetam seus axônios para baixo (até a neuro‑hipófise), pela haste infundibular, como tratos hipotalâmico‑hipofisários. A hipófise posterior é amplamente vascularizada, e seus capilares são fenestrados, o que facilita a difusão dos hormônios para dentro dos vasos. O hormônio antidiurético e a oxitocina são hormônios peptídicos, com apenas nove aminoácidos e com estrutura similar, que diferem entre si em apenas dois aminoácidos. O ADH e a oxitocina são liberados na neuro‑hipófise em resposta a estímulos detectados primeiramente pelos corpos celulares e dendritos de neurônios situados no NSO e NPV do hipotálamo. O estímulo leva à exocitose do ADH ou da oxitocina (dependendo do estímulo) que cai no líquido extracelular da neuro‑hipófise e tem, então, acesso à circulação periférica, podendo ser detectado no sangue. O ADH age primariamente nos rins, promovendo a retenção de água (antidiurese). A oxitocina age principalmente no útero de mulheres grávidas induzindo o parto e atua também nas células mioepiteliais das mamas, causando ejeção do leite durante a amamentação. 8.5 Adeno‑hipófise (anterior)A hipófise anterior é composta de cinco tipos de células endócrinas que produzem seis tipos de hormônios e, como mencionado anteriormente, suas secreções estão sob o controle do hipotálamo. Por isso, antes de analisarmos separadamente cada hormônio da adeno‑hipófise, é importante entender a organização estrutural e funcional desses eixos endócrinos (KOEPPEN; STANTON, 2009). Cada eixo endócrino é composto de três níveis de células endócrinas: • neurônios hipotalâmicos, que produzem os hormônios liberadores ou inibidores; • células endócrinas da adeno‑hipófise, que secretam hormônios tróficos; • glândulas endócrinas periféricas, que secretam hormônios periféricos. Os neurônios do hipotálamo secretam os hormônios liberadores hipotalâmicos específicos que chegam na adeno‑hipófise e estimulam, especificamente, a secreção dos hormônios tróficos da adeno‑hipófise. Os hormônios tróficos da adeno‑hipófise caem na circulação e vão agir em glândulas‑alvo endócrinas periféricas específicas, estimulando essas glândulas a liberar hormônios periféricos. Esses hormônios periféricos vão regular aspectos da fisiologia humana e vão, também, exercer uma retroalimentação negativa (na grande maioria dos casos) sobre o hipotálamo e a adeno‑hipófise, inibindo a produção e a secreção dos hormônios liberadores e tróficos, respectivamente (KOEPPEN; STANTON, 2009). 187 ANATOMOFISIOLOGIA Hipotálamo Epífase Glândula tireóidea Glândulas paratireóideas Timo Pâncreas Testículos Ovários Adeno‑hipófise Neuroipófise Hipotálamo Hipófase Adrenais Figura 78 – Representação das glândulas periféricas controladas pelo sistema hipotálamo‑hipófise Os grupos de neurônios hipotalâmicos que estimulam a adeno‑hipófise localizam‑se em várias regiões do hipotálamo, coletivamente chamadas região hipofisiotrófica. Os neurônios dessa região distinguem‑se dos neurônios magnocelulares dos NSO e NPV (que se projetam para a neuro‑hipófise) por terem corpos celulares pequenos, ou parvocelulares. Os neurônios parvocelulares projetam axônios para a eminência mediana e lá secretam, de suas terminações axônicas, hormônios liberadores. Os hormônios liberadores penetram em um plexo primário de capilares fenestrados e são, em seguida, conduzidos pelos vasos porta‑hipotalâmico‑hipofisários até um segundo plexo capilar localizado na adeno‑hipófise. No plexo secundário, os hormônios liberadores difundem‑se para fora dos vasos e ligam‑se a seus receptores específicos situados em tipos de células específicas dentro da adeno‑hipófise (KOEPPEN; STANTON, 2009). 188 Unidade III Observação Um vaso porta é definido como o que começa e termina nos capilares sem passar pelo coração. A conexão neurovascular (haste hipofisária) posicionada entre o hipotálamo e a hipófise é um tanto frágil e pode ser rompida por traumatismo físico, cirurgia ou doença hipotalâmica. A lesão da haste e o subsequente isolamento funcional da hipófise anterior provocam um declínio de todos os hormônios da hipófise anterior, exceto da prolactina (ver adiante). A adeno‑hipófise é constituída dos seguintes tipos de células endócrinas: corticotrofos, tireotrofos, gonadotrofos, somatotrofos e lactotrofos. Os corticotrofos estimulam o córtex da glândula adrenal e, junto ao hipotálamo, constituem o eixo hipotálamo‑hipófise‑adrenal. Os corticotrofos estão sob o controle do hipotálamo, de onde recebem estímulos para produzir o hormônio adrenocorticotrófico (ACTH; também conhecido como corticotrofina). Um subgrupo de neurônios parvocelulares hipotalâmicos produz o hormônio liberador de corticotrofina (CRH). O CRH estimula de modo imediato a secreção de ACTH pelos corticotrofos (KOEPPEN; STANTON, 2009). O ACTH é um peptídeo com 39 aminoácidos sintetizado como parte de um pró‑hormônio maior, a pró‑opiomelanocortina (POMC). Por essa razão, os corticotrofos também são conhecidos como células POMC. A POMC alberga a sequência peptídica que originará o ACTH, o MSH (hormônio estimulante dos melanócitos), as endorfinas (opioides endógenos) e as encefalinas. O corticotrofo humano expressa apenas o pró‑hormônio convertase, que produz o ACTH, o único hormônio ativo secretado por essas células. O ACTH circula na forma de hormônio livre e tem uma meia‑vida curta, cerca de 10 minutos. Ele liga‑se ao receptor 2 da melanocortina (MC2R), localizado nas células do córtex da glândula adrenal. O ACTH aumenta de modo abrupto a produção de cortisol e andrógenos adrenais, aumenta a expressão dos genes das enzimas esteroidogênicas e, em longo prazo, promove tanto o crescimento quanto a sobrevida das camadas do córtex da adrenal. A secreção do ACTH tem um padrão diário pronunciado, com um pico no início da manhã e uma queda no final da tarde, refletindo no perfil de secreção do cortisol que, também, apresenta um pico de secreção no início da manhã. O eixo hipotálamo‑hipófise‑adrenal possui vários reguladores, e vários deles são mediados pelo SNC. Muitos tipos de estresse, tanto neurogênicos (por exemplo, medo) quanto sistêmicos (como infecção), estimulam a secreção do ACTH. A resposta a muitas formas de estresse intenso pode persistir, apesar da retroalimentação negativa desencadeada pelos altos níveis de cortisol. Isso significa que o hipotálamo tem a capacidade de redefinir o ponto de equilíbrio do eixo em resposta ao estresse. A depressão crônica, grave, é capaz de redefinir esse eixo como resultado da hipersecreção do CRH e causar uma hipersecreção de cortisol. Como o cortisol tem efeitos intensos no sistema imunológico, o eixo hipotálamo‑hipófise‑adrenal e o sistema imune estão intimamente associados (KOEPPEN; STANTON, 2009). As funções do cortisol são tratadas mais profundamente no tópico sobre a glândula adrenal, mais adiante. 189 ANATOMOFISIOLOGIA Os tireotrofos regulam a função tireoidiana por meio da secreção do hormônio estimulador da tireoide (TSH; também conhecida como tireotrofina); esse é o eixo hipotálamo‑hipófise‑tireoide. Os tireotrofos são estimulados pelo hormônio liberador de tireotrofina (TRH), que é produzido por um subgrupo de neurônios hipotalâmicos parvocelulares. O TRH é sintetizado como um pró‑hormônio maior que contém seis cópias do TRH em sua sequência e liga‑se ao receptor de TRH localizado nos tireotrofos. Sua liberação segue um ritmo diário de secreção, com níveis mais altos durante a noite e níveis mais baixos por volta da hora do jantar. A secreção de TRH é regulada por numerosos estímulos mediados pelo SNC; por exemplo, vários tipos de estresse (estresse físico, inanição e infecções) inibem a secreção de TRH. Quando o TRH se liga ao seu receptor nos tireotrofos, será estimulada a liberação de TSH, que é um hormônio glicoproteico composto de uma subunidade alfa (α‑GSU, subunidade glicoproteica) e uma beta (β‑TSH). Por sua vez, o TSH liga‑se ao seu receptor localizado nas células epiteliais da tireoide. Como será discutido mais adiante, a produção dos hormônios tireoidianos, T3 e T4, é um processo complexo e composto de muitas etapas. O TSH estimula praticamente todos os aspectos da função tireoidiana, tendo um forte efeito trófico, estimulando a hipertrofia, a hiperplasia e a sobrevida das células epiteliais da tireoide. Em uma situação patológica em que os níveis de TSH estão altos, ocorre um crescimento notável da glândula tireoide, condição denominada bócio. Uma vez sintetizados, os hormônios tireoidianos regulam sua própria produção através de uma retroalimentação negativa. Eles agem tanto nos tireotrofos, inibindo a expressão do β‑TSH e diminuindo sua sensibilidade ao TRH, quanto no hipotálamo, inibindo a produção e secreção de TRH (KOEPPEN; STANTON, 2009). Os gonadotrofos secretam as gonadotrofinas, FSH (hormônio folículo‑estimulante) e LH (hormônio luteinizante), que regulam a função das gônadas em ambos os sexos ‑ eixo chamado hipotálamo‑gonadal. O FSH e o LH são armazenados em grânulos distintos e são secretados de maneira independente pelos gonadotrofos. Suas ações sobre afunção gonadal são complexas, principalmente na gônada feminina, e serão discutidas em detalhes mais adiante. De modo geral, as gonadotrofinas promovem a secreção de testosterona nos homens e a secreção de estrógeno e progesterona nas mulheres. O FSH também aumenta a secreção de um hormônio proteico relacionado ao fator de crescimento transformador β (TGF‑ β), denominado inibina em ambos os sexos. Tanto a secreção do FSH quanto a do LH são reguladas pelo hormônio liberador de gonadotrofinas, o GnRH (também conhecido como LHRH), produzido por um subgrupo de neurônios parvocelulares do hipotálamo. O GnRH é um peptídeo que possui dez aminoácidos e, também, é produzido como um pró‑hormônio maior que é modificado até virar GnRH. O GnRH é liberado de forma pulsátil, e tanto a secreção pulsátil quanto a frequência de pulsos têm efeitos distintos nos gonadotrofos. Quando a frequência de liberação for um pulso por hora, o GnRh aumenta a secreção de LH; já quando a frequência é mais baixa, de um pulso a cada três horas, o GnRH aumenta preferencialmente a secreção de FSH (KOEPPEN; STANTON, 2009). As gonadotrofinas aumentam a síntese dos esteroides sexuais. Nos homens, a testosterona e o estrógeno exercem uma retroalimentação negativa sobre o hipotálamo e a hipófise. A progesterona 190 Unidade III exógena nos homens também inibe a função gonadotrófica e, por isso, está sendo considerada como um possível ingrediente de uma pílula contraceptiva masculina. Além disso, a inibina exerce uma retroalimentação negativa seletiva sobre a secreção de FSH em homens e mulheres. Nas mulheres, a progesterona e a testosterona exercem uma retroalimentação negativa sobre a função gonadotrófica hipotalâmica e hipofisária. Em doses baixas, o estrógeno também exerce uma retroalimentação negativa sobre a secreção do FSH e do LH, contudo, níveis altos de estrógeno mantidos por três dias produzem um pico na secreção de LH e, em menor grau, na secreção de FSH. Esse é um exemplo de retroalimentação positiva observada no hipotálamo e na hipófise. Os níveis elevados de estrógeno causam no hipotálamo aumento da amplitude e frequência dos pulsos de GnRH, e na hipófise ocorre o aumento da sensibilidade dos gonadotrofos ao GnRH, pelo aumento no número de receptores de GnRH. Os somatotrofos produzem o hormônio de crescimento (GH, também chamado somatotrofina), cujo alvo é o fígado – eis o eixo hipotálamo‑hipófise‑hepático. O fígado é um alvo importante do GH, pois esse hormônio estimula a produção hepática do fator de crescimento semelhante à insulina tipo 1 (IGF‑1). O GH é uma proteína com 191 aminoácidos, e é semelhante à prolactina (PRL) e ao lactogênio placentário humano (hPL); como consequência dessa similaridade, ocorre uma certa sobreposição na atividade desses hormônios. Há várias formas de GH no soro, e elas constituem uma “família de hormônios”. A forma com 191 aminoácidos (22 KDa) representa aproximadamente 75% do GH circulante. Cerca de 50% da forma sérica de GH com 22 KDa está ligada a uma proteína de ligação de GH (GHBP). Os anões de Laron, que não possuem receptores funcionais para o GH, mas têm secreção normal de GH, não apresentam níveis detectáveis da GHBP no soro. O GHBP reduz a depuração renal e aumenta a meia‑vida biológica do GH, que é cerca de 20 minutos. O fígado e os rins são os principais locais de degradação do GH. O hipotálamo exerce controle duplo sobre a secreção de GH e estimula predominantemente a secreção do hormônio por meio de um peptídeo, o hormônio liberador de GH (GHRH). O GHRH intensifica a secreção de GH e a expressão do gene do GH nos somatotrofos. O hipotálamo também inibe a sua síntese por meio de outro peptídeo, a somatostatina, que age na adeno‑hipófise inibindo tanto a liberação de GH quanto a de TSH. A secreção de GH também pode ser estimulada pela grelina, que é produzida principalmente pelo estômago, mas também é expressa no hipotálamo. A grelina aumenta o apetite e pode agir como um sinal que coordena a aquisição de nutrientes com o crescimento. A retroalimentação negativa é exercida primariamente pelo IGF‑1. O GH estimula o fígado a produzir IGF‑1, que, por sua vez, inibe a síntese e secreção do GH agindo na hipófise e no hipotálamo. Além disso, o próprio GH, em uma alça de retroalimentação negativa curta, atua no hipotálamo inibindo a liberação do GHRH. O GH também atua aumentando a liberação de somatostatina, que irá inibir o eixo (KOEPPEN; STANTON, 2009). O GH apresenta um ritmo diário de secreção, com pico no início da manhã, um pouco antes de despertar. Essa secreção é estimulada durante o sono profundo, de ondas lentas (estágios III e IV), e atinge o valor mais baixo durante o dia. Esse ritmo está atrelado a padrões de sono‑vigília, e não a 191 ANATOMOFISIOLOGIA padrões de claro‑escuro; por essa razão, ocorre um deslocamento de fase nas pessoas que trabalham em turnos invertidos. A secreção do GH também é pulsátil, sendo regulada por vários estados fisiológicos diferentes. Em situações de estresse, tanto neurogênico quanto físico, a secreção de GH aumenta. Ele promove a lipólise (quebra de lipídios), aumenta a síntese de proteínas e antagoniza os efeitos da insulina, ou seja, impede que a insulina reduza os níveis de glicose do sangue. Não é surpreendente, portanto, que a hipoglicemia (queda da glicose sanguínea) aguda seja um estímulo para a secreção de GH e que o GH seja classificado como um hormônio hiperglicemiante. Em contrapartida, o aumento da glicemia ou dos ácidos graxos circulantes inibe a secreção de GH. A obesidade também inibe a secreção de GH, em parte por causa da resistência à insulina (hiperglicemia relativa) e do nível elevado de ácidos graxos circulantes; já o exercício físico e a inanição estimulam a secreção de GH. Alguns hormônios também estimulam a secreção de GH; entre eles, estão o estrógeno, os andrógenos e o hormônio tireoidiano. Algumas ações do GH são diretas, outras, indiretas (via IGF‑1). Diretamente, o GH age sobre o fígado, músculos e tecido adiposo para regular o metabolismo energético. Ele desvia o metabolismo para que os lipídios sejam utilizados como fonte de energia e os carboidratos e as proteínas sejam preservados, portanto, o GH é um hormônio lipolítico e anabolizante. Lipolítico, pois ativa lipase sensível aos hormônios, uma enzima capaz de degradar lipídios que vai mobilizar as gorduras do tecido adiposo, causando um aumento nos níveis séricos de ácidos graxos, que serão utilizados na produção de energia pelos músculos e fígado e anabolizante, pois age estimulando a síntese proteica. Ele aumenta a captação celular de aminoácidos e sua incorporação em proteínas, além de inibir a proteólise (quebra de proteínas). Acredita‑se que a perda muscular que acompanha o envelhecimento é causada, pelo menos em parte, pela diminuição da secreção de GH que ocorre nessa fase da vida. O GH altera o metabolismo dos carboidratos, porém parte desse efeito pode ser secundário ao aumento da mobilização e da oxidação da gordura. O GH aumenta a glicose sanguínea, efeito hiperglicemiante resultante da diminuição da captação e da utilização da glicose pela musculatura esquelética e pelo tecido adiposo, e o aumento dos ácidos graxos livres séricos inibe a captação da glicose por esses tecidos. O aumento da oxidação dos ácidos graxos e, consequentemente, a elevação da acetilcoenzima A (acetil‑CoA) hepática estimulam a gliconeogênese, que é seguida do aumento da produçãode glicose de substratos, como o lactato o glicerol. Além disso, o GH antagoniza a ação da insulina e produz uma insensibilidade à insulina, por isso é considerado um hormônio diabetogênico. Quando secretado em excesso pode causar diabetes melito. Os efeitos indiretos do GH estão relacionados ao crescimento, e são executados via fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGFs). Indiretamente o GH aumenta o crescimento do esqueleto e das vísceras; crianças sem GH têm atraso de crescimento ou nanismo. OGH também promove o crescimento das cartilagens, do comprimento dos ossos longos e do periósteo (KOEPPEN; STANTON, 2009). Os IGFs são hormônios multifuncionais que regulam a proliferação, a diferenciação e o metabolismo celular. Tanto a estrutura quanto a função desses hormônios proteicos são semelhantes às da insulina. O IGF‑1 e o IGF‑2 são produzidos em diversos tecidos e têm ações autócrinas, parácrinas e endócrinas. O IGF‑1 é principalmente produzido em adultos, e o IGF‑2 em fetos, sendo considerado um regulador do crescimento fetal. Os IGFs e a insulina reagem de modo cruzado, um ocupando o receptor do outro, e os IGFs em altas concentrações imitam as ações metabólicas da insulina. Os IGFs estimulam a captação 192 Unidade III de glicose e aminoácidos e a síntese de proteínas e DNA, e medeiam a ação do GH sobre o crescimento das cartilagens e dos ossos. Embora o GH seja um estimulador eficaz da produção de IGFs, a correlação entre o GH e o IGF‑1 é muito maior que a correlação com IGF‑2. Durante a puberdade, quando os níveis de GH aumentam, os níveis de IGF‑1 aumentam paralelamente. A insulina também estimula a produção de IGFs, e o GH não consegue estimular a produção de IGFs na ausência de insulina. A inanição inibe de maneira eficaz a secreção de IGFs mesmo quando os níveis de GH estão elevados. Os IGFs são mitogênicos e têm efeitos importantes nos ossos e nas cartilagens. Eles estimulam o crescimento de ossos, cartilagens e tecidos moles e regulam todos os aspectos do metabolismo dos condrócitos, que são as células que formam as cartilagens. Eles estimulam a replicação dos osteoblastos, a síntese de colágeno e matriz óssea. Os níveis séricos de IGF correlacionam‑se bem com o crescimento nas crianças. Os lactotrofos produzem o hormônio prolactina (PRL), uma proteína de 199 aminoácidos. A ação primária da PRL nos humanos está relacionada ao desenvolvimento e ao funcionamento das glândulas mamárias durante a gravidez e a lactação. Vale ressaltar que há duas diferenças importantes entre os lactotrofos e as demais células da adeno‑hipófise: • Os lactotrofos não participam de nenhum eixo endócrino. Isso significa que a prolactina age diretamente sobre as células não endócrinas (principalmente da mama) para produzir as alterações fisiológicas. • A produção e secreção de prolactina são controladas principalmente pelo hipotálamo, que exerce um efeito inibitório sobre os lactotrofos. Por isso, a ruptura da haste hipofisária e dos vasos porta‑hipotalâmicos‑hipofisários leva ao aumento dos níveis de PRL, enquanto todos os demais hormônios (ACTH, TSH, FSH, LH e GH) diminuem. Homens e mulheres apresentam concentrações séricas basais semelhantes. A inibição tônica da PRL é mediada pela dopamina que é secretada na eminência mediana. A inibição da secreção da dopamina é responsável pela liberação da secreção de PRL. Há também indícios da existência de um fator liberador de prolactina (PRF). A natureza exata desse composto é desconhecida, embora muitos fatores que incluem o TRH e os hormônios da família do glucagon (secretina, glucagon, VIP e polipeptídio inibidor gástrico) sejam capazes de estimular a liberação da PRL. A PRL é um dos muitos hormônios liberados em resposta ao estresse. As cirurgias, o medo, os estímulos excitatórios e os exercícios físicos são todos estímulos eficazes. Como ocorre com o GH, o sono aumenta a secreção de PRL, que exibe um ritmo diário e pronunciado associado ao sono, entretanto, não a uma fase específica do sono. As drogas que interferem na síntese ou na ação da dopamina aumentam a secreção de PRL. Os anti‑hipertensivos e os antidepressivos tricíclicos, prescritos frequentemente, são inibidores da dopamina. A somatostatina, o TSH e o GH também inibem a secreção de PRL (KOEPPEN; STANTON, 2009). 193 ANATOMOFISIOLOGIA 8.6 Glândula tireoide A glândula tireoide foi descrita pela primeira vez em 1656, por Thomas Warton. A palavra tireoide vem do grego e significa “em forma de escudo” – thyreós significa escudo, e oidés, na forma de. A descoberta do papel fisiológico da tireoide surgiu de observações que relacionavam a atividade tireoidiana com a taxa metabólica basal. Atualmente, sabe‑se que a essa função somam‑se outras, como a participação ativa de seus hormônios nos processos de crescimento e desenvolvimento do organismo dos vertebrados. A glândula tireoide está localizada na região anterior do pescoço, abaixo da cartilagem tireóidea e imediatamente abaixo da cartilagem cricóidea (ou tireóidea), aderida anterobilateralmente à traqueia (figura a seguir). Possui dois lobos, direito e esquerdo, unidos por istmo de parênquima glandular. É uma glândula de tamanho relativamente grande comparada às outras, pesando cerca de 15‑25 g no homem adulto. É ricamente vascularizada, daí sua cor avermelhada, sendo seu aporte sanguíneo proveniente das artérias tireóideas superiores e inferiores, que são ramos da carótida; sua drenagem sanguínea é feita pelas veias tireóideas, que desembocam na veia jugular. Recebe inervação simpática e parassimpática, e a inervação simpática é a principal responsável pela modulação do fluxo sanguíneo tireoidiano. Frente à estimulação simpática, o fluxo sanguíneo tireoidiano é reduzido, o que reduz a oferta de TSH para a glândula, principal hormônio estimulante de sua atividade. Glândulas paratireóideas inferiores Glândulas paratireóideas superiores Epiglote Cartilagem tireóidea Glândula tireóidea Traqueia Figura 79 – Ilustração das glândulas tireoide e paratireoide Acervo Unip/Objetivo. 194 Unidade III Histologicamente, a tireoide caracteriza‑se por apresentar folículos, que são estruturas globulares formadas por um epitélio simples cúbico. Quando temos uma hiperatividade da glândula tireoide, essas células foliculares aumentam em número e tornam‑se cilíndricas e, inversamente, tornam‑se pavimentosas quando a atividade tireoidiana diminui. Os folículos tireoidianos são preenchidos por coloide, cujo principal componente é uma proteína chamada tireoglobulina (TG). O processo de síntese dos hormônios tireoidianos ocorre em duas etapas; a primeira etapa é intracelular e ocorre nas células foliculares, e a segunda etapa é extracelular e ocorre no coloide. Entre os folículos, estão células de origem embriológica distinta das células tireoidianas, chamadas células C ou parafoliculares. Elas são responsáveis pela produção da calcitonina, hormônio relacionado ao metabolismo de cálcio (CURI; PROCOPIO, 2009). 8.6.1 Síntese dos hormônios tireoidianos Os hormônios tireoidianos, tri‑iodotironina (T3) e tiroxina ou tetraiodotironina (T4), apresentam duas substâncias essenciais em sua composição: o iodo e a tireoglobulina (CURI; PROCOPIO, 2009). O iodo presente na composição dos hormônios tireoidianos é oriundo da alimentação, portanto é necessário um suprimento alimentar adequado de iodo para garantir a síntese dos hormônios tireoidianos em quantidades apropriadas. A baixa ingestão de iodo é um limitante para a síntese dos hormônios tireoidianos, reduzindo suas concentrações circulantes e seus efeitos biológicos, condição conhecida como hipotireoidismo. Em populações em que o aporte de iodo nutricional diário é insuficiente, observa‑se o aumento do volume da tireoide, caracterizando o bócio endêmico. Os principais alimentos que são fonte de iodo são os de origem marinha, no entanto, para prevenir o bócio e levando‑se em consideração a variabilidade de hábitos alimentares em todo o planeta, definiu‑se como estratégia, para garantir a oferta adequada de iodo, a colocação de iodo no sal de cozinha. O iodo ingerido é reduzido a iodeto no trato digestório, por ação de bactérias, sendo absorvido no intestino delgado. Na circulação, o iodeto será captado pela tireoide e utilizado para biossíntese hormonal. A tireoglobulina (TG) é uma glicoproteína de alto peso molecular, constituída por duas subunidades. É sintetizada exclusivamente na célula tireoidiana e secretada parao interior dos folículos tireoidianos, em resposta à ação do TSH. Ela apresenta vários resíduos do aminoácido tirosina, os quais, durante o processo de síntese dos hormônios, sofrem iodação, razão pela qual é considerada a matriz para a biossíntese desses hormônios, bem como o reservatório deles. O processo de síntese inicia‑se com a captação de iodeto (I−) pela porção basal da célula folicular tireoidiana. Essa captação ocorre contra o gradiente eletroquímico porque o potencial de membrana da célula tireoidiana é negativo e porque ela apresenta alta concentração de iodeto. Esse processo de captação depende de uma proteína chamada NIS (cotransportadora de Na+/I−), que promove a entrada de iodeto utilizando a força movente do Na+, o qual adentra a célula a partir do gradiente de concentração do Na+, gerado pela Na+/K+‑ATPase. Uma vez no interior da célula, o iodeto dirige‑se à porção apical da célula, onde será oxidado pela enzima tireoperoxidase (TPO) – esse processo depende de um sistema gerador de peróxido, também localizado no polo apical da célula. A TPO também oxida um ou dois sítios de algumas tirosinas presentes na tireoglobulina, criando‑se condições para que o iodo oxidado aí se incorpore. 195 ANATOMOFISIOLOGIA Quando um iodo é incorporado à tirosina, gera‑se a monoiodotirosina (MIT); quando dois iodos são incorporados à tirosina, temos a di‑iodotirosina (DIT). Esse processo de incorporação de iodo à tirosina, presente na tireoglobulina, é conhecido como iodação da tireoglobulina. Após a iodação das tireoglobulinas ocorre o acoplamento entre elas, ou seja, ocorre a união entre as MITs e as DITs, gerando as tironinas iodadas (duas tirosinas = uma tironina), e esse processo também é catalisado pela TPO. O acoplamento de uma MIT com uma DIT gera a tri‑iodotironina (uma tironina com três iodos – T3), enquanto o acoplamento de duas DITs resulta na geração da tetraiodotironina (uma tironina com quatro iodos – T4). O acoplamento de duas MITs gera a di‑iodotironina (uma tironina com dois iodos – T2), que não apresenta efeito biológico significativo, já que os receptores dos hormônios tireoidianos apresentam baixa afinidade e especificidade a essa molécula. Essas moléculas geradas permanecem do coloide, presas à tireoglobulina. A síntese dos hormônios tireoidianos é dependente do hormônio hipofisário TSH (CURI; PROCOPIO, 2009). 8.6.2 Secreção dos hormônios tireoidianos Para que os hormônios atinjam a circulação, eles devem ser removidos da tireoglobulina. Inicialmente ocorre a endocitose do coloide, e esse processo de captação do coloide depende da atividade das microvilosidades presentes na membrana apical das células foliculares. Essas expansões citoplasmáticas estão voltadas para o coloide e apresentam movimentos cuja intensidade está relacionada à atividade da célula folicular. A movimentação dessas microvilosidades faz com que suas extremidades apicais se fundam, e o resultado é a formação de vesículas contendo coloide que se incorporam ao citoplasma. No citoplasma, as vesículas contendo coloide fundem‑se aos lisossomos, que provocam a quebra da molécula de tireoglobulina e liberação de T3, T4, T2, MITs e DITs. Os MITs e DITs sofrem ação das desiodases, e as tirosinas e iodos liberados são reutilizados pela glândula (CURI; PROCOPIO, 2009). Os T3 e T4 liberados das tireoglobulinas, em função de sua lipossolubilidade, difundem‑se por meio da membrana da célula folicular e caem na corrente sanguínea. Uma porcentagem do T3 que sai da célula é produto da desiodação de T4 que ocorreu no citoplasma da célula. Cerca de 75% da produção hormonal tireoidiana corresponde ao T4, sendo os 25% restantes representados pelo T3. Porém grande parte do T4 gerado sofrerá desiodação em tecidos periféricos (fígado, rins, músculo esquelético e leucócitos), gerando T3, o qual passa para a circulação, contribuindo para a manutenção da concentração desse hormônio no sangue. O processo de desiodação do T4 ocorre por meio de enzimas conhecidas como desiodases. Devido a sua baixa hidrossolubilidade, os hormônios tireoidianos são transportados pela corrente sanguínea junto às proteínas transportadoras específicas, as TBG (globulina transportadora de hormônios tireoidianos), a TBPA (pré‑albumina transportadora de hormônios tireoidianos ou transtiretina – TTR) e a albumina. A TBG e a TBPA possuem maior afinidade ao T4 que ao T3, de modo que, em termos porcentuais, há mais T3 livre do que T4 circulando na forma livre. Quando os hormônios tireoidianos se dissociam das proteínas transportadoras, ficam na forma livre, tornando‑se disponíveis para exercer seus efeitos biológicos em seus tecidos‑alvo. 196 Unidade III Como descrito anteriormente, a glândula tireoide está sob o controle do hipotálamo e da hipófise no eixo hipotálamo‑hipófise‑tireoide. A função tireoidiana é regulada diretamente pelo hormônio tireotrófico (TSH) produzido pelos tireotrofos da adeno‑hipófise. O TSH estimula todas as etapas de síntese e secreção dos hormônios tireoidianos, bem como a proliferação das células foliculares tireoidianas. A síntese e a secreção de TSH estão sob o controle de dois hormônios hipotalâmicos, o TRH e a somatostatina (SS). O TRH age estimulando os tireotrofos a produzir TSH, e a somatostatina age inibindo‑os. Os hormônios tireoidianos também exercem efeitos diretos nos tireotrofos, reduzindo a secreção de TSH, bem como no hipotálamo, reduzindo a secreção de TRH e estimulando a liberação de SS. Esse mecanismo de controle da função tireoidiana, que é desencadeado pela própria concentração plasmática dos hormônios tireoidianos, é o mecanismo de retroalimentação negativa ou de feedback negativo. 8.6.3 Funções dos hormônios tireoidianos Apesar da sua solubilidade em meio lipídico, o hormônio tireoidiano acessa as células‑alvo através de proteínas transportadoras específicas (para T3 e T4) localizadas na membrana plasmática. Os receptores de hormônios tireoidianos são proteínas nucleares que atuam como fatores transcricionais. Eles reconhecem sequências específicas na região promotora de genes‑alvo dos hormônios tireoidianos, conhecidas como elementos responsivos aos hormônios tireoidianos, às quais se ligam, para posteriormente interagir com o T3. Quando o hormônio se liga ao seu receptor, ele ativa ou inibe a transcrição de genes específicos e, portanto, a síntese de proteínas específicas, que são as responsáveis pelos efeitos biológicos. Esse mecanismo de ação é denominado ação genômica. O T3 é o seu principal mediador, já que os receptores dos hormônios tireoidianos apresentam maior afinidade e especificidade a este que ao T4 (em torno de 10 vezes). Ainda, o T3 apresenta efeito biológico cerca de 4‑5 vezes maior que o T4. Existem outros efeitos dos hormônios tireoidianos que ocorrem muito rapidamente e na presença de bloqueadores da transcrição gênica, o que indica que também exerçam ações não genômicas. Essas ações são mediadas principalmente por T4, T3 reverso e T2, e são evidenciadas em mitocôndrias, no citoesqueleto e na membrana celular. De forma geral os hormônios tireoidianos são os principais reguladores da taxa metabólica basal, sendo imprescindíveis para a manutenção da temperatura corporal. Eles ativam processos que levam à produção de calor. Suas ações calorigênicas ativam a síntese e degradam carboidratos, lipídios e proteínas, processos que aumentam tanto a síntese quanto a hidrólise de ATP, processos estes que geram calor. Os hormônios tireoidianos agem no metabolismo de lipídios e são potentes estimuladores da lipogênese no fígado, tecido adiposo marrom e branco e glândula mamária. Por outro lado, eles são muito eficientes em promover a lipólise nesses mesmos tecidos. O mesmo ocorre com o colesterol: os hormônios da tireoide estimulam tanto a síntese quanto a degradação do colesterol, e o catabolismo predomina sobre a síntese. Sobre o metabolismo de carboidratos, os hormônios da tireoide estimulam a sua absorção intestinale a produção hepática de glicose (gliconeogênese), aumentando o aporte de glicose plasmática. Também aumentam a utilização de glicose pelas células e estimulam a síntese 197 ANATOMOFISIOLOGIA do transportador de glicose isoforma 4 (GLUT4), que é altamente expresso no tecido adiposo branco, marrom, músculo cardíaco e esquelético. No metabolismo de proteínas, estimulam‑se tanto a síntese quanto o catabolismo. Esses efeitos são mais evidentes na musculatura esquelética, que constitui o principal depósito de proteínas no organismo. Um indivíduo com hipotireoidismo, situação em que ocorre redução da concentração de hormônios tireoidianos na circulação e, consequentemente, redução de seus efeitos, apresenta intolerância ao frio, com ativação de mecanismos que evitam a perda de calor, como vasoconstrição periférica, razão pela qual ocorrem palidez e ressecamento da pele, enfraquecimento dos cabelos e unhas. Observa‑se também aumento de massa gorda e da colesterolemia, além de redução da massa muscular decorrente da diminuição da síntese proteica (CURI; PROCOPIO, 2009). Ao contrário, no hipertireoidismo, a elevação da calorigênese ativa processos termolíticos para a manutenção da temperatura corporal, como vasodilatação periférica, de modo que a cútis fique mais avermelhada e umedecida, os cabelos mais brilhantes, as unhas mais fortes, entre outras alterações. No hipertireoidismo, observam‑se emagrecimento, cujo grau depende do estado hipertireóidico estabelecido, e redução da colesterolemia. Há predomínio de catabolismo proteico, razão pela qual ocorre intensa fraqueza muscular. Os hormônios tireoidianos têm função essencial no crescimento e desenvolvimento. Eles estimulam a expressão do gene do GH (efeito genômico), o que aumenta a síntese desse hormônio. Crianças com hipotireoidismo apresentam déficit de crescimento, o qual é prontamente reestabelecido pela reposição de T4. Eles também aumentam a produção de IGFs em tecidos como músculos, bem como influenciam positivamente a produção do fator de crescimento neuronal (NGF) e IGF no SNC. No período fetal, os hormônios tireoidianos têm um papel essencial na síntese e na secreção da substância surfactante pulmonar, cuja função é diminuir a tensão superficial alveolar, evitando o colabamento dos alvéolos pulmonares. Durante o período embrionário, o T3 é fundamental para o desenvolvimento do sistema nervoso. O T3 é responsável pela multiplicação celular e sinaptogênese no SNC, assim como pela mielinização neuronal. Esses efeitos são decorrentes de seu estímulo sobre a síntese de NGF. A vascularização do sistema nervoso também depende de IGFs produzidos por estímulos tireoidianos. No período neonatal, o T3 dá continuidade aos processos de sinaptogênese; assim, a deficiência de hormônios tireoidianos no feto traz consequências extremamente graves para o desenvolvimento do sistema nervoso, levando ao quadro de cretinismo, caracterizado por um extremo grau de retardamento mental. Essa deficiência pode ser detectada ao nascimento, com o teste do pezinho, no qual é dosado o TSH que, se elevado, indica hipotireoidismo congênito. O tratamento imediato com T3 pode fazer com que o quadro seja praticamente revertido, já que a sinaptogênese e a mielinização poderão ser estimuladas, o que fará os neurônios, mesmo em número reduzido, poderem estabelecer conexões sinápticas adequadas (CURI; PROCOPIO, 2009). No período adulto, os hormônios tireoidianos são importantes para determinar o nível de atenção, manutenção e desenvolvimento dos processos cognitivos (aprendizado). No hipertireoidismo, o indivíduo apresenta um estado de alerta contínuo que facilita o aprendizado, mas, por outro lado, leva à insônia. No hipotireoidismo, o indivíduo apresenta dificuldade de aprendizado e sonolência. 198 Unidade III No sistema cardiovascular, os hormônios tireoidianos conferem maiores velocidade e força de contração ao músculo cardíaco; isso causa um aumento do volume sistólico. Por essas razões, no hipertireoidismo, o débito cardíaco encontra‑se elevado. No entanto, a pressão arterial média não se modifica devido à vasodilatação periférica reflexa que ocorre em virtude do efeito calorigênico dos hormônios tireoidianos. No sistema respiratório, os efeitos dos hormônios tireoidianos são decorrentes de suas ações sobre a taxa metabólica basal. Assim, a elevação da taxa metabólica, observada no hipertireoidismo, gera aumento no consumo de O2 e na produção de CO2, promove queda da PO2 e pH e aumento de PCO2 sanguíneos. Essas alterações são rapidamente detectadas por quimiorreceptores centrais e periféricos, gerando‑se uma hiperventilação reflexa, para correção desses parâmetros (CURI; PROCOPIO, 2009). A glândula tireoide contém outro tipo de célula além das células foliculares: são as células parafoliculares. As células parafoliculares também são denominadas células C, distribuem‑se de uma forma esparsa na glândula tireoide e produzem o hormônio polipeptídico calcitonina. Ele age principalmente nos ossos e nos rins, controlando o metabolismo do cálcio, sendo considerado um marcador histoquímico bastante útil do câncer medular de tireoide (KOEPPEN; STANTON, 2009). Maiores detalhes sobre a calcitonina serão discutidos a seguir, no tópico que trata da glândula paratireoide. 8.7 Glândula paratireoide As glândulas paratireoides são quatro estruturas localizadas ao redor da glândula tireoide. São formadas predominantemente por células principais que estão arranjadas em forma de cordões epiteliais, podendo também estar arranjadas em forma de folículos ou ácinos. O hormônio paratireoide (PTH) ou paratormônio é o principal hormônio que protege o corpo contra a hipocalcemia (baixos níveis plasmáticos de cálcio). Seus alvos primários são os ossos e os rins. O PTH também estimula a produção da 1,25‑di‑hidroxivitamina D (AIRES, 2012; KOEPPEN; STANTON, 2009). O cálcio (Ca2+) e o fosfato são essenciais para a vida humana, porque desempenham papéis estruturais importantes nos tecidos duros (ossos e dentes) e são reguladores importantes das vias metabólicas e de sinalização. No sangue, a maior parte do fosfato está na forma ionizada do ácido fosfórico, denominada fosfato inorgânico (Pi). O cálcio é um nutriente essencial para o organismo, que se obtém da ingesta alimentar assim como de uma vasta reserva nos ossos, que pode ser requisitada para manter os níveis de cálcio circulante normais nos períodos de restrição alimentar e durante a gravidez e a amamentação, quando a demanda está aumentada. O cálcio circulante é encontrado em três formas: cálcio ionizado livre, cálcio ligado a proteínas e complexos de cálcio com ânions (por exemplo, fosfatos, bicarbonato ou citrato). A forma ionizada representa 50% do cálcio circulante e, por ser a forma fundamental para muitas funções celulares, a concentração de cálcio nos compartimentos extracelular e intracelular está sob o controle hormonal direto, e a sua concentração é mantida dentro de um intervalo de variação restrito. Uma quantidade reduzida de cálcio (hipocalcemia) ou elevada (hipercalcemia) pode causar uma grande variedade de alterações fisiopatológicas, que 199 ANATOMOFISIOLOGIA incluem disfunção neuromuscular, disfunção do SNC, insuficiência renal, calcificação de tecidos moles e doenças ósseas. O Pi também é um nutriente essencial para o organismo e está armazenado em grandes quantidades nos ossos, formando complexos com o cálcio. A maior parte do Pi circulante está na forma ionizada livre, e há uma pequena parte que circula ligada a proteínas ou na forma de complexos com cátions (KOEPPEN; STANTON, 2009). O Pi é um componente intracelular de importância fundamental. De fato, são as ligações fosfato de alta energia do ATP que mantêm a vida. A fosforilação e a desfosforilação de proteínas, lipídios, segundos mensageiros e cofatores correspondem às etapas reguladoras básicas de numerosas vias metabólicas e de sinalização, e o fosfato também forma a estruturados ácidos nucleicos. As duas principais fontes de Ca2+ e Pi circulantes são os alimentos e os ossos do esqueleto. A 1,25‑di‑hidroxivitamina D (também chamada de calcitriol) e o hormônio paratireoide (PTH) regulam a absorção intestinal de cálcio e fosfato e a liberação desses elementos para a circulação após a reabsorção óssea. Os principais processos responsáveis pela remoção de cálcio e fosfato do sangue são a excreção renal e a formação óssea. A 1,25‑di‑hidroxivitamina D e o PTH regulam ambos os processos. O principal sinal que estimula a secreção de PTH é a baixa concentração de cálcio circulante. A concentração extracelular de cálcio é detectada pelos receptores sensíveis ao cálcio das células principais das paratireoides. Nessas células, quantidades crescentes de cálcio extracelular ligam‑se a esses receptores e ativam as vias de sinalização que inibem a secreção de PTH (KOEPPEN; STANTON, 2009). A calcitonina é um hormônio produzido principalmente pelas células parafoliculares ou células C da glândula tireoide. O principal efeito da calcitonina é reduzir os níveis circulantes de cálcio e fósforo, principalmente pela inibição da saída desses minerais do osso. Portanto a calcitonina e o PTH agem antagonicamente regulando os níveis de cálcio no sangue (AIRES, 2012). 8.8 Pâncreas endócrino O pâncreas endócrino é constituído por aglomerados de células formando estruturas arredondadas ou ovoides, dispersas no tecido acinar pancreático. Essas estruturas são chamadas ilhotas de Langerhans ou ilhotas pancreáticas. No pâncreas humano, há de 1 a 2 milhões de ilhotas que correspondem a 2% de seu peso total. São estruturas formadas por quatro tipos de células: as células α, dispostas perifericamente formando um revestimento das ilhotas, e são responsáveis pela produção de glucagon; as células β, produtoras e secretoras de insulina, ocupando a parte central da ilhota e formando o núcleo dela; as células δ, produtoras de somatostatina, localizadas na periferia e próximo a capilares; e as células PP, produtoras do polipeptídio pancreático, tendo a mesma disposição que as células δ. A maior parte da ilhota é composta de células β, com 60% do número total de células e seguidas pelas células α, com 25% das células. A irrigação das ilhotas 200 Unidade III é centrífuga, sendo as células β as primeiras a receber o sangue oxigenado que depois irriga a periferia. As ilhotas pancreáticas são ricamente inervadas por fibras do sistema nervoso simpático e parassimpático. A noradrenalina, a acetilcolina, o peptídeo intestinal vasoativo (VIP), entre outros, são mediadores químicos nas ilhotas (AIRES, 2012). dd cpcp copcop dppdpp dpadpa capcap Figura 80 – Pâncreas e duodeno seccionados (d = duodeno; dpa = ducto pancreático acessório; dpp = ducto pancreático principal; cp = cabeça do pâncreas; cop = corpo do pâncreas; cap = cauda do pâncreas) Acervo Unip/Objetivo. Observação O pâncreas é uma glândula mista por produzir enzimas digestivas secretadas na luz do duodeno, considerado meio externo (pâncreas exócrino), e hormônios secretados no sangue (pâncreas endócrino). A regulação da secreção de insulina é feita fundamentalmente pela quantidade de glicose circulante. O aumento da glicemia causa elevação da secreção de insulina, a qual, por meio de sua ação nos diferentes tecidos do organismo, aumenta o transporte de glicose para os mesmos tecidos, diminuindo a glicemia. Com a diminuição da glicemia, o estímulo secretório desaparece e, consequentemente, a secreção do hormônio diminui. Assim se estabelece um mecanismo regulador da glicemia, fundamental para a manutenção da homeostasia glicêmica (AIRES, 2012). 201 ANATOMOFISIOLOGIA Células beta Células delta Células alfa Fibras reticulares Capilar Figura 81 – Representação da ilhota pancreática Acervo Unip/Objetivo. Além da glicose, outros substratos, hormônios e o sistema nervoso interferem na secreção de insulina. O sistema nervoso autônomo modula ativamente a secreção de insulina. Durante a fase cefálica da digestão, a secreção de insulina ocorre antes do início da refeição, e o aroma do alimento provoca um reflexo condicionado que determina uma intensa estimulação vagal nas ilhotas pancreáticas. A acetilcolina, secretada pelas terminações nervosas parassimpáticas, induz à sensibilização das células β para que ocorra uma resposta secretória mais eficiente de insulina frente ao estímulo alimentar. Diferentemente, no caso de um estado de alerta, a noradrenalina secretada pelos nervos simpáticos age nas células β causando a inibição da secreção de insulina, aumentando a glicemia que é necessária para a reação de alerta do indivíduo. Vários hormônios participam da modulação da secreção de insulina. Alguns agem diretamente inibindo as células β, como o glucagon e a somatostatina. Outros, como o cortisol ou o GH, agem aumentando a resistência periférica à insulina, consequentemente, elevando a concentração de glicose circulante, o que leva ao aumento da secreção de insulina. Os hormônios gastrintestinais estimulam a secreção de insulina, sendo os responsáveis pelo maior aumento da secreção do hormônio logo após a ingestão do alimento, antes mesmo da sua absorção. Assim como a insulina, o principal estímulo que regula a secreção de glucagon é a glicemia. Porém, no caso do glucagon, a diminuição da glicemia é o estímulo que faz as células α secretarem o hormônio e, por outro lado, o aumento da glicemia inibe a secreção de glucagon, sendo, então, sua ação contrária à da insulina. O sistema nervoso autônomo, hormônios, ácidos graxos e aminoácidos interferem na sua secreção. 202 Unidade III No caso da somatostatina, a resposta secretória é bastante parecida com a descrita para insulina. O polipeptídio pancreático ainda não tem uma função completamente conhecida. A insulina e o glucagon, de forma integrada e por meio de um balanço equilibrado de secreção e ação (no geral, inversamente proporcional), são responsáveis pela manutenção da homeostasia glicêmica. Esse equilíbrio envolve a manutenção da glicemia entre 70 mg/dL e 100 mg/dL. Uma importante conquista evolutiva dos mamíferos é a capacidade de estocar os nutrientes provenientes de uma refeição para posteriormente, na ausência de outra refeição, mobilizar esses estoques, proporcionando substratos necessários para garantir a vida celular, e com isso a sobrevivência do organismo. Nesses processos, a insulina desempenha um papel‑chave, auxiliada pela ação contrarreguladora do glucagon e ainda de outros hormônios, como catecolaminas, cortisol e GH. Após uma refeição, o organismo entra em um período caracteristicamente anabólico em que, em tipos celulares específicos, a insulina estimula: • a captação de aminoácidos e síntese proteica; • a captação de glicose, síntese de glicogênio e participação na síntese e estoque de lipídios; • a metabolização hepática e estoque de lipídios no tecido adiposo. No estado pós‑absortivo, em que a concentração de insulina retorna ao basal, a secreção de glucagon aumenta, e as vias metabólicas mencionadas começam a reverter os efeitos da insulina, para que o organismo se mantenha em estado de jejum (AIRES, 2012). O diabetes melito (DM) é uma síndrome metabólica que apresenta, entre outras tantas manifestações, a hiperglicemia (valores de glicemia ≥126 mg/dL em jejum e ≥200 mg/dL duas horas depois da refeição) contínua ou intermitente. Classifica‑se em dois grandes grupos: DM do tipo 1, cuja causa primaria é a falência pancreática (destruição autoimune das células β), e DM tipo 2, cuja causa primaria é a resistência à insulina (diminuição na resposta das células‑alvo). Entretanto essa classificação não exclui a possibilidade de que os portadores de DM tipo 1 desenvolvam resistência à insulina, assim como os pacientes com DM tipo 2 possam evoluir para falência pancreática, passando a depender de insulina exógena. O DM tipo 2 é a forma mais frequente de DM, apresentando um fator genético importante(com alta incidência familiar). Vários fatores ambientais também estão relacionados ao DM tipo 2, muitos deles relacionados ao envelhecimento, já que a incidência do DM tipo 2 aumenta com a idade. Um importante fator predisponente é a obesidade, que, além de induzir resistência insulínica em resposta à ingestão excessiva de alimentos, induz superestimulação da secreção de insulina, contribuindo com a exaustão e a falência das células β (AIRES, 2012). 8.9 Glândula adrenal As glândulas adrenais (ou suprarrenais) são estruturas bilaterais localizadas imediatamente acima dos rins. As glândulas adrenais são similares à glândula hipófise, pois ambas são derivadas tanto de tecido neural quanto de tecido epitelial (ou semelhante ao tecido epitelial) e, portanto, são produzidas duas classes de hormônios, as catecolaminas e os esteroides. Essa glândula é composta de duas grandes 203 ANATOMOFISIOLOGIA regiões: a medula, que produz adrenalina e noradrenalina, e o córtex, que, por sua vez, é dividido em três zonas: a glomerulosa, a fasciculada e a reticular, que produzem mineralocorticoides, glicocorticoides e androgênios adrenais, respectivamente (KOEPPEN; STANTON, 2009). Córtex Medula Rim Suprarrenais Figura 82 – Adrenal ou glândula suprarrenal (observe a glândula em corte transversal à direita) Acervo Unip/Objetivo. A medula da adrenal é formada por células cromafins, derivadas das células da crista neural. As células cromafins são, na verdade, neurônios simpáticos pós‑ganglionares modificados, e são inervadas por neurônios simpáticos colinérgicos. Sintetizam o neurotransmissor da classe das catecolaminas noradrenalina, a partir do aminoácido tirosina. A noradrenalina pode ser transformada em adrenalina pela ação de uma feniletanolamina N‑metiltransferase. A adrenalina é o produto hormonal final da medula adrenal (KOEPPEN; STANTON, 2009). 8.9.1 Medula adrenal As catecolaminas adrenomedulares (adrenalina e noradrenalina) são secretadas no sangue e atuam como hormônios. Cerca de 80% das células da medula adrenal secretam adrenalina, e os 20% restantes secretam noradrenalina. Apesar da adrenalina circulante ser totalmente derivada da medula adrenal, somente cerca de 30% da noradrenalina vem da medula. Os 70% restantes são liberados pelos terminais nervosos pós‑ganglionares simpáticos e difundem‑se no sistema vascular. A secreção da adrenalina e noradrenalina da medula adrenal é regulada, principalmente em resposta a várias formas de estresse, incluindo exercícios, hipoglicemia e hipovolemia hemorrágica. Os centros autonômicos primários que iniciam a resposta simpática estão no hipotálamo e no tronco encefálico, e recebem informações do córtex cerebral, do sistema límbico e de outras regiões do hipotálamo e tronco encefálico. 204 Unidade III O sinal químico para a secreção da catecolamina pela medula da adrenal é a acetilcolina, secretada pelos neurônios pré‑ganglionares simpáticos, que se liga a receptores nicotínicos nas células cromafins. A acetilcolina estimula a síntese e secreção de catecolaminas, portanto a síntese de catecolaminas está intimamente acoplada à sua secreção. Pelo fato de a medula da adrenal ser diretamente inervada pelo sistema nervoso autonômico, a resposta adrenomedular é muito rápida, e as respostas podem ser antecipadas. Entretanto, alguns estímulos, como hipoglicemia, produzem resposta adrenomedular mais forte que a da terminação nervosa simpática. Os receptores adrenérgicos (de adrenalina e noradrenalina) são geralmente classificados em receptores α e receptores β adrenérgicos. Cada um desses grupos está subdividido em α1 e α2, e β1, β2 e β3. Ambas as catecolaminas são potentes agonistas dos receptores α, β1 e β2, já a noradrenalina é um agonista mais potente de receptores β2. Muitos órgãos e tecidos são afetados pela resposta simpático‑adrenal. Um exemplo é a resposta ao exercício físico. O exercício físico é similar à resposta luta ou fuga, mas sem o elemento subjetivo de medo, envolvendo maior resposta adrenomedular (a função endócrina da adrenalina) do que uma resposta nervosa simpática (função neurotransmissora da noradrenalina). O objetivo geral do sistema simpático‑adrenal durante o exercício é responder à demanda energética aumentada dos músculos cardíaco e esquelético, enquanto é mantido um suprimento suficiente de oxigênio e glicose para o cérebro. A resposta aos exercícios inclui as seguintes ações fisiológicas principais da adrenalina: • O fluxo sanguíneo aumentado para os músculos é obtido pela ação integrada de noradrenalina e adrenalina sobre coração, veias, vasos linfáticos e arteríolas não musculares e musculares. • A adrenalina promove a glicogenólise no músculo. Promove a lipólise do tecido adiposo, que é coordenada com o aumento da cetogênese hepática; e o aumento da glicemia pelo aumento de glicogenólise e gliconeogênese hepática. Os efeitos das catecolaminas sobre o metabolismo são reforçados por estimular a secreção de glucagon e inibir a secreção de insulina. As catecolaminas também melhoram o suprimento de oxigênio por relaxar a musculatura lisa bronquiolar. • As catecolaminas diminuem a demanda de energia pela musculatura lisa visceral. Em geral, a resposta simpático‑adrenal diminui a motilidade dos músculos lisos no TGI e no trato urinário, conservando energia onde ela não é necessária (KOEPPEN; STANTON, 2009). Zona fasciculada é a região central do córtex adrenal e produz o hormônio glicocorticoide cortisol. É um tecido ativamente esteroidogênico composto de cordões retos de células grandes. Estas têm um citoplasma espumoso porque são cheias de gotículas de lipídios que representam ésteres de colesterol armazenados. Tais células produzem e importam o colesterol do sangue na forma de lipoproteína de baixa densidade (LDL) e lipoproteína de alta densidade (HDL). O colesterol livre é, então, esterificado e armazenado em gotículas de lipídios. O colesterol armazenado é continuamente transformado em colesterol livre, e esse processo é acelerado em resposta ao estímulo de síntese do cortisol. 205 ANATOMOFISIOLOGIA O cortisol é transportado pelo sangue, predominantemente, ligado à globulina ligante de corticosteroide (CBG), que liga cerca de 90% do hormônio circulante, e à albumina, que liga de 5% a 7%. O cortisol é reversivelmente inativado pela conversão em cortisona. Essa conversão ocorre em tecidos que expressam o receptor de glicocorticoides, incluindo o fígado (sítio predominante de inativação, facilitando sua excreção pelos rins), tecido adiposo e SNC, assim como a pele (por isso, cremes à base de cortisona podem ser aplicados na pele para frear a inflamação) (KOEPPEN; STANTON, 2009). O cortisol tem ampla faixa de ação e é frequentemente caracterizado como hormônio do estresse. Em geral, o cortisol mantém os níveis de glicemia, as funções do SNC e as funções cardiovasculares durante o jejum, e aumenta a glicemia em episódios de estresse. O cortisol tem papel anti‑inflamatório muito importante, diminuindo a atividade do sistema imunológico. O cortisol também desvia a energia para enfrentar um determinando tipo de estresse, inibindo as funções reprodutoras. O cortisol, por ser um glicocorticoide, é um hormônio esteroide do córtex adrenal que regula a glicemia. Ele aumenta a glicemia por estimular a gliconeogênese. O cortisol aumenta a expressão gênica de enzimas gliconeogênicas hepáticas e diminui a captação de glicose no músculo esquelético e tecido adiposo. Durante o período interdigestivo (baixa razão insulina‑glucagon), o cortisol promove a poupança de glicose potencializando os efeitos das catecolaminas sobre a lipólise, disponibilizando ácidos graxos livres como fonte de energia. O cortisol inibe a síntese de proteínas e aumenta a proteólise, especialmente no músculo esquelético, fornecendo uma rica fonte de carbonos para a gliconeogênese hepática. O cortisol estimula a síntese de eritropoietina e aumenta a produção de células vermelhas. Ocorre anemiaquando há falta de cortisol e policitemia quando o cortisol está em excesso (KOEPPEN; STANTON, 2009). As respostas inflamatória e imune são, frequentemente, parte das respostas ao estresse. Entretanto as respostas inflamatória e imune possuem o potencial de causar dano significativo, até a morte, caso não sejam mantidas em equilíbrio homeostático. Sendo um hormônio de estresse, o cortisol desempenha um papel importante na manutenção da homeostase imune. O cortisol, junto à adrenalina e à noradrenalina, reprime a produção de citocinas pró‑inflamatórias, estimulando a produção de citocinas anti‑inflamatórias. A resposta inflamatória a lesões consiste em dilatação local de capilares e aumento da permeabilidade capilar, tendo como resultado edema local e acúmulo de células brancas sanguíneas. O cortisol estabiliza as membranas lisossomais, diminuindo a liberação de enzimas proteolíticas que aumentam a formação local de edema. Em resposta à lesão, os leucócitos normalmente migram para o local da lesão e deixam o sistema vascular. Esses efeitos são inibidos pelo cortisol, assim como ocorre com a atividade fagocítica dos neutrófilos, apesar da liberação dos neutrófilos na medula óssea ser estimulada. Análogos de glicocorticoides são utilizados farmacologicamente devido a suas propriedades anti‑inflamatórias (KOEPPEN; STANTON, 2009). Os glicocorticoides aumentam a reabsorção óssea e diminuem a absorção intestinal e renal de cálcio. Ambos os mecanismos servem para diminuir a [Ca2+] sérica. Como a [Ca2+] sérica cai, a secreção do hormônio paratireoide (PTH) aumenta e o PTH imobiliza o cálcio dos ossos por estimular a reabsorção 206 Unidade III óssea. Apesar de os glicocorticoides serem úteis para tratar inflamações associadas com artrites, o uso excessivo resultará em perda óssea (osteoporose). O cortisol inibe a proliferação fibroblástica e a formação de colágeno. Em quantidades excessivas de cortisol, a pele torna‑se mais fina e facilmente danificada. Ele também inibe a secreção e a ação do hormônio antidiurético (ADH). Na sua ausência, a ação do ADH é potencializada, o que torna difícil aumentar a liberação de água livre em resposta a uma sobrecarga de água, aumentando a probabilidade de intoxicação hídrica. Esse efeito é balanceado pelo equilíbrio entre cortisol e cortisona. O cortisol aumenta a taxa de filtração glomerular tanto por aumentar o débito cardíaco quanto por agir diretamente nos rins. O cortisol exerce um efeito trófico sobre a mucosa do TGI. Na sua ausência, a mobilidade do TGI diminui, sua mucosa degenera, e a produção de ácidos e enzimas diminui. Já o excesso de cortisol estimula a secreção de ácido gástrico e pepsina, aumentando o risco de desenvolvimento de úlceras. O cortisol é necessário para o desenvolvimento normal do SNC, da retina, da pele, do TGI e dos pulmões. O sistema mais bem estudado são os pulmões, nos quais o cortisol induz a diferenciação e maturação das células alveolares tipo II. Durante a parte final da gestação, essas células produzem surfactantes que reduzem a tensão superficial nos pulmões e permitem o início da respiração no nascimento. A produção do cortisol pela zona fasciculada é regulada pelo eixo hipotálamo‑hipófise‑adrenal envolvendo o hormônio liberador de corticotrofina (CRH), ACTH e cortisol. O hipotálamo e a hipófise estimulam a produção de cortisol, que, por sua vez, atua negativamente (feedback negativo) sobre o hipotálamo e a hipófise para manter seu ponto de equilíbrio. A forma neurogênica de estresse (medo) e a sistêmica (hipoglicemia, hemorragia, citocinas) estimulam a liberação de CRH, que está, também, sujeito a uma forte regulação rítmica diária dos núcleos supraquiasmáticos no hipotálamo, fazendo com que o nível de cortisol aumente no final da madrugada e nas primeiras horas da manhã e vá continuamente declinando durante o dia até o anoitecer. O ACTH liga‑se ao receptor de mineralocorticoides localizado nas células da zona fasciculada, exercendo seus efeitos de curto, médio e longo prazo (KOEPPEN; STANTON, 2009). A zona mais interna, a zona reticular, começa a aparecer após o nascimento, aos 5 anos de idade aproximadamente. O androgênio adrenal, especialmente o DHEAS, o principal produto da zona reticular, começa a ser detectável aos 6 anos de idade, em um momento chamado adrenarca. Os níveis de DHEAS aumentam, atingem o valor máximo entre 20 e 30 anos e, depois, declinam progressivamente com a idade. O DHEAS pode ser convertido de volta em DHEA pelas sulfatases periféricas. Já o DHEA e a androstenediona podem ser convertidos em androgênios ativos (testosterona e di‑hidrotestosterona), perifericamente, em ambos os sexos. Nos homens, a contribuição dos androgênios adrenais para os androgênios ativos é negligenciável. Em mulheres, entretanto, a adrenal contribui com cerca de 50% dos androgênios ativos circulantes, que são necessários para o crescimento dos pelos púbicos e axilares, também para a libido. Androgênios adrenais em excesso nas mulheres podem ocasionar vários graus de virilização e disfunção ovariana. 207 ANATOMOFISIOLOGIA O ACTH é o principal regulador da zona reticular. Ambos o DHEA e a androstenediona ciclam no mesmo ritmo do cortisol. Ademais, a zona reticular apresenta as mesmas mudanças atróficas que a zona fasciculada em condições de pouco ou nenhum ACTH. Entretanto, outros fatores devem regular a função androgênica adrenal. A zona fina mais externa do córtex adrenal, a zona glomerulosa, produz o mineralocorticoide aldosterona, que regula homeostase de sal e volemia. A zona glomerulosa é minimamente influenciada pelo ACTH e primariamente pelo sistema renina‑angiotensina, pelo K+ no plasma e pelo peptídeo natriurético atrial (ANP). Por não contar com a enzima necessária, as células da zona glomerulosa nunca produzem cortisol, nem qualquer forma de androgênio adrenal. No sangue, a aldosterona liga‑se à albumina e à proteína ligadora de corticosteroides com baixa afinidade, portanto, tem uma meia‑vida curta. A aldosterona atua de forma muito semelhante ao cortisol (e aos hormônios esteroides), liga‑se a um receptor intracelular específico (receptor de mineralocorticoides). A aldosterona é o mineralocorticoide natural mais forte encontrado em humanos. Esse mineralocorticoide promove a reabsorção de sódio e água pelos túbulos distais e ductos coletores, enquanto promove a secreção renal de potássio e íons hidrogênio. A aldosterona produz a absorção de água e sódio no cólon e nas glândulas salivares; também apresenta um efeito pró‑inflamatório e fibrótico no sistema cardiovascular e causa hipertrofia e remodelação ventricular esquerda. Saiba mais Para entender melhor a ação de hormônios esteroides no corpo em situações de exercício, aumentando o conhecimento dos conceitos discutidos na presente unidade, leia o artigo: AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE. O uso de esteroides anabolizantes nos esportes. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, Niterói, v. 4, n. 1, p. 31‑36, jan./fev. 1998. Disponível em: https://bit.ly/3zKcpjW. Acesso em: 29 jul. 2022. 8.10 Gônadas: sistemas reprodutores masculino e feminino O aparelho reprodutor é composto de dois elementos básicos: as gônadas e o trato reprodutor. As gônadas (testículos e ovários) desempenham uma função endócrina, regulada pelo eixo hipotalâmico‑hipofisário‑gonadal, e uma função exócrina, a gametogênese. O trato reprodutor está envolvido em vários aspectos de desenvolvimento, função e transporte dos gametas, e na mulher permite fertilização, implantação e gestação. A gametogênese e o desenvolvimento do trato reprodutor são dependentes da função endócrina das gônadas (KOEPPEN; STANTON, 2009). 208 Unidade III Devido às diferenças anatômicas e fisiológicas entre o sistema reprodutor masculino e feminino, nós iremos estudar primeiro o sistema reprodutor masculino e em seguida o feminino. 8.10.1 Sistema reprodutor masculino O aparelho reprodutor masculino (gônadas e trato reprodutor)está representado na figura a seguir. Diferentemente da mulher, o sistema reprodutor masculino apresenta uma gametogênese contínua, ou seja, que perdura por toda a vida. Em um homem adulto, as funções básicas dos hormônios gonadais são manter: • a gametogênese (espermatogênese); • o trato reprodutor masculino e a produção de sêmen; • as características sexuais secundárias e a libido. Não existem ciclos dessa atividade no homem (KOEPPEN; STANTON, 2009). Ureter Vesícula seminal Glândula de Cowper Bexiga Próstata Uretra Vaso deferente Testículo Escroto Pênis Uretra Figura 83 – Representação do aparelho reprodutor masculino Acervo Unip/Objetivo. As gônadas masculinas são os testículos, que estão fora da cavidade abdominal, no escroto. Tal localização é muito importante, pois mantém a temperatura testicular cerca de 2 graus mais baixa do que a temperatura corporal, o que é crucial para o desenvolvimento ótimo do espermatozoide. O testículo humano é recoberto por uma cápsula de tecido conjuntivo e é dividido em cerca de 209 ANATOMOFISIOLOGIA 300 lóbulos por septos fibrosos. Cada lóbulo possui 4 alças de túbulos seminíferos, sendo cerca de 500 túbulos seminíferos por testículo. Cada alça desemboca em uma rede anastomótica de túbulos, denominada rede do testículo. Essa rede desemboca em ductos menores, os ductos eferentes, que levam os espermatozoides do testículo para a cabeça do epidídimo. Uma vez no epidídimo, os espermatozoides passam da cabeça para o corpo e, em seguida, para a cauda do epidídimo. Do epidídimo, os espermatozoides seguem para o ducto deferente. O espermatozoide viável pode ser armazenado na cauda do epidídimo e no ducto deferente por vários meses (KOEPPEN; STANTON, 2009). Células intersticiais Espermatozoides x180 Túbulos seminíferos Epidídimo Túbulos seminíferos Canal deferente Figura 84 – Representação esquemática do testículo e do epidídimo do aparelho reprodutor masculino Acervo Unip/Objetivo. O compartimento intratubular (dentro do túbulo seminífero) é revestido por um complexo epitélio seminífero composto de dois tipos celulares: as células espermáticas, que estão em vários estágios de espermatogênese, e as células de Sertoli, que são as células de suporte e estão em contato íntimo com todas as células espermáticas. A espermatogênese envolve os processos de mitose e meiose. As espermatogônias são células‑tronco que residem no nível basal do epitélio seminífero; elas fazem mitose para gerar as espermatogônias filhas em um processo chamado espermatocitogênese. A maioria das espermatogônias filhas entra em divisão meiótica, o que resulta em um espermatozoide haploide quando a meiose se completa. À medida que entram na primeira prófase meiótica, as espermatogônias migram para longe da lâmina basal, em direção apical. Nesse momento, são chamadas de espermatócitos 210 Unidade III primários. Ao término da primeira divisão meiótica são chamados de espermatócitos secundários, os quais rapidamente (cerca de 20 minutos) completam a divisão meiótica. Os produtos da divisão meiótica são as espermátides haploides, que são células pequenas e arredondadas que sofrerão uma notável metamorfose denominada espermiogênese. Os produtos da espermiogênese são os espermatozoides (figura a seguir). Pe río do ge rm in at iv o Pe río do d e cr es ci m en to Pe río do d e m at ur aç ão (m ei os e) Es pe rm io gê ne se Espermatozoides (n) Espermátides (n) Espermatócitos II (n) Espermatócito I (2n) Espermatogônias... (2n) Figura 85 – Espermatogênese Acervo Unip/Objetivo. À medida que as espermátides sofrem maturação para espermatozoides, o tamanho do núcleo fica reduzido, e uma cauda proeminente forma‑se. A cauda tem as estruturas microtubulares que propulsionam o espermatozoide, como um flagelo. A cromatina do núcleo do espermatozoide condensa‑se, e a maioria do citoplasma é perdida. A cabeça do espermatozoide apresenta uma estrutura chamada acrossoma, delimitada por uma membrana que atua como lisossoma e contém enzimas hidrolíticas, importantes para fecundação. Essas enzimas permanecem inativas até que a reação acrossômica ocorra (KOEPPEN; STANTON, 2009). Os espermatozoides ficam na superfície luminal dos túbulos seminíferos, e a liberação deles (espermiação) é controlada pelas células de Sertoli. O processo de espermatogênese dura cerca de 72 horas, e a cada 16 dias um grupo de espermatogônias entra no processo, porém nem todas as espermatogônias iniciam o processo de espermatogênese ao mesmo tempo. Devido à quantidade e ao tamanho dos túbulos seminíferos, os espermatozoides acabam sendo gerados continuamente (KOEPPEN; STANTON, 2009). 211 ANATOMOFISIOLOGIA As células de Sertoli são as verdadeiras células epiteliais do epitélio seminífero e se estendem da lâmina basal ao lúmen. Elas circundam as células espermáticas e proporcionam suporte estrutural no epitélio; elas formam junções aderentes e comunicantes com as células espermáticas em todos os estágios. E no estágio final a espermiação requer a destruição final das junções entre as células de Sertoli e a espermática. As células de Sertoli também formam junções oclusivas entre si, fornecendo base física para a formação da barreira hematotesticular, que divide o epitélio seminífero em um compartimento basal, contendo espermatogônias e espermatócitos primários, e um compartimento adluminal, contendo espermatócitos em estágio avançado e todos os estágios subsequentes das células espermáticas. A barreira hematotesticular cria um microambiente especializado e imunologicamente seguro para o desenvolvimento do espermatozoide. A célula de Sertoli é essencial para a viabilidade e o desenvolvimento da célula espermática. Porém a espermatogênese é dependente da testosterona produzida pelas células de Leydig, que estão no compartimento peritubular. Todavia são as células de Sertoli que expressam o receptor para a testosterona, e não as células espermáticas em desenvolvimento, da mesma forma que o FSH (hormônio folículo estimulante), produzido pela hipófise, também é necessário para a produção máxima de espermatozoides; e, novamente, são as células de Sertoli que expressam receptor para o FSH, e não as espermátides em desenvolvimento. Assim, esses hormônios sustentam a espermatogênese indiretamente por meio do estímulo funcional das células de Sertoli; daí a importância da existência de junções comunicantes entre essas células. Além disso, as células de Sertoli convertem a testosterona em um estrógeno altamente potente (17β‑estradiol), que é capaz de aumentar a espermatogênese em humanos. De forma geral, as células de Sertoli geram e mantêm todas as condições necessárias para o desenvolvimento e sobrevivência dos espermatozoides. Elas possuem um papel endócrino muito importante, pois produzem o hormônio antimülleriano (AMH), o qual induz a regressão dos ductos müllerianos embrionários, que são programados para originar o trato reprodutor feminino. Produzem também a inibina, que retroalimenta negativamente os gonadotrofos, inibindo a produção de FSH. O outro compartimento é o peritubular (localizado entre os túbulos seminíferos), que é composto de elementos neurovasculares, células do tecido conjuntivo frouxo, células imunes e células intersticiais de Leydig, que têm como função principal produzir testosterona. Possui uma rede capilar peritubular riquíssima, que proporciona nutrientes para os túbulos seminíferos (por meio das células de Sertoli) enquanto leva testosterona para fora do testículo, em direção à circulação periférica. As células de Leydig são esteroidogênicas, sintetizam, adquirem e armazenam colesterol. Elas possuem toda a maquinaria molecular essencial para a conversão e modificação do colesterol em hormônios esteroides. O hormônio esteroide produzido pela célula de Leydig é a testosterona, que tem diversos destinos e múltiplas ações. Devido à proximidade das células de Leydig com os túbulos seminíferos,quantidades significativas de testosterona difundem‑se para os túbulos e são concentradas no compartimento adluminal. A quantidade de testosterona nos túbulos seminíferos é cem vezes superior à quantidade de testosterona circulante, e é determinante para que ocorra a espermatogênese normal. 212 Unidade III A testosterona circulante é convertida em estrógeno em diversos tecidos, mas principalmente no tecido adiposo. Nos homens, esse estrógeno periférico desempenha um importante papel na maturação e biologia dos ossos, sendo responsável pelo fechamento das epífises ósseas. Estudos envolvendo homens com deficiência de aromatase (enzima que converte testosterona em estrógeno), ou seja, com incapacidade de produzir estrógeno, apresentaram alta estatura e osteoporose. O estrógeno nos homens também promove a sensibilidade à insulina, melhora os perfis de lipoproteínas (aumenta o HDL e reduz triglicerídeos e LDL) e estabelece uma retroalimentação negativa com os gonadotrofos (KOEPPEN; STANTON, 2009). A testosterona também pode ser convertida em di‑hidrotestosterona (DHT), um potente andrógeno necessário para a masculinização da genitália externa in utero e, para muitas das mudanças associadas à puberdade, incluindo crescimento e atividade da próstata, crescimento do pênis, escurecimento e pregueamento do escroto, crescimento dos pelos pubianos e axilares, crescimento de pelos faciais e corporais, além do aumento da massa muscular. As ações diretas da testosterona ocorrem em vários tipos celulares. Como mencionado anteriormente, ela regula a função da célula de Sertoli, induz o desenvolvimento do trato masculino e possui vários efeitos metabólicos. A testosterona per se aumenta a quantidade de lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL e LDL); e enquanto reduz a lipoproteína de alta densidade (HDL) promove a deposição de tecido adiposo abdominal, aumenta a produção de eritrócitos, promove o crescimento e a rigidez dos ossos, exercendo um efeito anabolizante proteico nos músculos. É suficiente para manter a função erétil e a libido. Tanto a testosterona quanto a DHT atuam pelo mesmo receptor androgênico (AR). O testículo é regulado pelo eixo endócrino hipotalâmico‑hipofisário‑testicular. As células de Leydig apresentam receptores para o LH, o qual atua nas células causando hidrólise dos ésteres de colesterol e ativação da maquinaria responsável pela síntese de testosterona. Em longo prazo, o LH promove o crescimento e a proliferação das células de Leydig. A testosterona retroalimenta negativamente a produção de LH pelo gonadotrofo hipofisário, seja na forma de testosterona, DHT ou 17β‑estradiol. Eles também inibem a liberação de GnRH pelos neurônios hipotalâmicos. Já as células de Sertoli são estimuladas tanto pela testosterona como pelo FSH. O FSH estimula a síntese de proteínas que estão envolvidas com o aspecto funcional de célula de suporte da célula de Sertoli, e estimula também a síntese de inibina, que retroalimenta negativamente os gonadotrofos, inibindo seletivamente a produção de FSH. Além dos testículos, o aparelho reprodutor masculino tem o epidídimo, que é dividido em cabeça, corpo e cauda, tem o ducto deferente, o ducto ejaculatório, a uretra prostática, a uretra membranosa e a uretra peniana. Quando os espermatozoides emergem dos ductos eferentes, deixam a gônada e penetram no trato reprodutor masculino, que tem a função de conduzir o espermatozoide até o final do trato masculino (ponta da uretra peniana). O final do trato reprodutor masculino conecta‑se ao trato urinário distal (uretra masculina). Além disso, o trato reprodutor masculino é importante para que ocorra: 213 ANATOMOFISIOLOGIA • Maturação espermática: os espermatozoides permanecem cerca de um mês no epidídimo, onde sofrem maturação. • Armazenamento e emissão do espermatozoide: os espermatozoides são armazenados na cauda do epidídimo e no ducto deferente por vários meses sem que haja perda de viabilidade, e são propelidos para a uretra via ducto deferente durante o ato sexual (fenômeno chamado emissão). • Produção e mistura do espermatozoide com o conteúdo seminal: durante a emissão, a contração do ducto deferente coincide com a contração das capas musculares das glândulas sexuais acessórias (vesículas seminais e próstata); nesse ponto, o espermatozoide é misturado com todos os componentes do sêmen. • Ereção e ejaculação: a emissão precede imediatamente à ejaculação, que é a propulsão do sêmen para fora da uretra masculina. A emissão e a ejaculação ocorrem durante o coito em resposta a um arco reflexo que envolve estimulação sensorial do pênis (via nervo pudendo), seguida de estimulação motora simpática da musculatura lisa do trato masculino e estimulação motora somática da musculatura associada à base do pênis. Entretanto, para que ocorra a relação sexual em primeiro lugar, o homem tem que atingir e manter a ereção do pênis (KOEPPEN; STANTON, 2009). A ereção do pênis é um evento neurovascular. O pênis é composto de três corpos eréteis: dois corpos cavernosos e um corpo esponjoso, todos eles constituídos de tecido erétil. A uretra peniana atravessa o corpo esponjoso. Durante o estado flácido, flui pouco sangue pelos espaços cavernosos – isso se deve à vasoconstrição da vasculatura e ao desvio do fluxo sanguíneo para fora dos espaços cavernosos. Em resposta à excitação sexual, os nervos parassimpáticos cavernosos que inervam a musculatura lisa vascular liberam óxido nítrico, que causará o relaxamento muscular e a vasodilatação. A vasodilatação permite que o sangue flua para os espaços cavernosos, induzindo a ereção (KOEPPEN; STANTON, 2009). Não existe andropausa definida no homem. Entretanto, à medida que o homem envelhece, a sensibilidade das gônadas ao LH reduz, e a produção dos andrógenos decai. À medida que isso ocorre, os níveis séricos de LH e FSH aumentam. Apesar da produção de espermatozoide, tipicamente, iniciar seu declínio após os 50 anos de idade, muitos homens podem manter uma função reprodutiva e a espermatogênese por toda a vida. 8.10.2 Sistema reprodutor feminino O sistema reprodutor feminino é composto das gônadas, denominadas ovários, e do trato reprodutor feminino, o qual inclui as tubas uterinas (antes conhecidas como trompas de Falópio), útero, colo uterino, vagina e genitália externa (figura a seguir) (KOEPPEN; STANTON, 2009). 214 Unidade III Trompa ou tuba Endométrio Útero Colo Vagina Ovário Figura 86 – Aparelho reprodutor feminino Acervo Unip/Objetivo. O ovário está dentro de uma dobra do peritônio denominada ligamento largo, próxima à parede lateral da cavidade pélvica. Como o ovário estende‑se para dentro da cavidade peritoneal, os óvulos liberados permanecem brevemente na cavidade peritoneal antes de serem capturados pelas tubas uterinas (KOEPPEN; STANTON, 2009). O ovário é dividido em um córtex externo e uma medula interna. Elementos neurovasculares inervam a camada medular do ovário. O córtex do ovário é composto de um estroma densamente celular. No interior desse estroma, figuram os folículos ovarianos (figura a seguir), que contêm um oócito primário circundando células foliculares. O córtex é recoberto por uma cápsula de tecido conjuntivo, a túnica albugínea e uma camada de epitélio simples consistindo em células epiteliais da superfície ovariana. Não existem ductos emergindo do ovário para conduzir seus gametas para o trato reprodutor. Dessa forma, o processo de ovulação envolve um evento inflamatório que causa erosão da parede do ovário. Após a ovulação, as células epiteliais da superfície ovariana rapidamente dividem‑se para reparar a parede (KOEPPEN; STANTON, 2009). Vesícula folicular Folículo maduro Folículo imaturo Células germinativas Vasos sanguíneos Corpo albígeno Corpo amarelo Ovócito expulso (ovulação) Figura 87 – Estágios diferentes de desenvolvimento do folículo ovariano Acervo Unip/Objetivo. 215 ANATOMOFISIOLOGIA Lembrete Diferentemente do feminino, no sistemareprodutor masculino, o canal deferente transporta os espermatozoides do epidídimo para a uretra. O folículo ovariano é a unidade funcional do ovário e tem tanto funções gametogênicas como endócrinas. O ovário de uma mulher, antes da menopausa, contém estruturas foliculares em vários estágios de desenvolvimento – eis a ordem: • folículo primordial quiescente; • folículo pré‑antral (primário e secundário) em crescimento; • folículo antral (terciário) em crescimento; • folículo dominante (pré‑ovulatório, de Graaf); • folículo dominante no período periovulatório; • corpo lúteo (da menstruação ou da gestação); • folículos atrésicos (KOEPPEN; STANTON, 2009). Os folículos primordiais quiescentes são as estruturas foliculares mais precoces e simples do ovário. De forma semelhante à interação da célula de Sertoli com o espermatozoide, uma subpopulação de células granulosas permanece intimamente ligada aos oócitos durante seu desenvolvimento. As células granulosas fornecem nutrientes para sustentar a maturação do oócito. Os folículos primordiais representam os folículos de reserva do ovário. Essa reserva é reduzida de um número inicial de 7 milhões para menos de 300 mil folículos na maturidade sexual. Deles, a mulher ovulará cerca de 450 vezes, entre a menarca (primeiro ciclo menstrual) e a menopausa (cessação dos ciclos menstruais). Na menopausa, menos de mil folículos primordiais restam no ovário. Devido ao fato de a reserva folicular ovariana ser um número fixo e finito, a velocidade com que os folículos primordiais quiescentes morrem ou iniciam seu desenvolvimento determinará a expectativa de vida reprodutiva de uma mulher. A idade da menopausa tem um forte componente genético, mas também é influenciada por fatores ambientais. O tabagismo reduz significativamente a reserva ovariana. A determinação de um folículo quiescente entrar na fase inicial de crescimento é principalmente dependente de fatores parácrinos intraovarianos, que são produzidos tanto pelas células foliculares como pelos oócitos. Nos folículos primordiais, o gameta é derivado da oogônia que iniciou a primeira divisão meiótica, sendo chamados de oócitos primários. Os oócitos primários passam por grande parte da prófase da primeira divisão meiótica em um período de duas semanas e, então, param antes de completar a meiose I (KOEPPEN; STANTON, 2009). 216 Unidade III O primeiro estágio de crescimento folicular é o pré‑antral. Um dos primeiros sinais é a aparição de células granulosas cuboides. Nesse ponto, o folículo é denominado primário. À medida que as células granulosas se proliferam, formam um epitélio com múltiplas camadas (estratificado) ao redor do oócito. Nesse ponto, o folículo passa a ser folículo secundário. Quando o folículo secundário adquire de três a seis camadas de células granulosas, ele secreta fatores parácrinos que induzem as células do estroma adjacente a diferenciarem‑se células epitelioides da teca. Uma vez que as células da teca formam uma camada ao redor do folículo, ele passa a ser chamado folículo pré‑antral maduro. O desenvolvimento do folículo está associado a uma movimentação do folículo do córtex externo para o córtex interno, próximo à vasculatura da medula ovariana. Os folículos secretam fatores angiogênicos que induzem o desenvolvimento de uma a duas arteríolas, que formam uma coroa vascular ao redor do folículo. Durante esse estágio, o oócito inicia seu crescimento e secreta glicoproteínas que vão formar a zona pelúcida. Essa região aumenta a espessura, tornando‑se um local de ligação específico para o espermatozoide durante a fertilização. O oócito continua secretando fatores parácrinos que regulam o crescimento e diferenciação das células foliculares. Durante esse período, as células granulosas expressam receptores para FSH, mas dependem primariamente de fatores secretados pelo oócito para crescer. Elas não produzem hormônios ovarianos nesse estágio inicial. As células da teca são análogas às células de Leydig testiculares, pois residem fora das células de sustentação epiteliais, expressam receptores de LH e produzem andrógenos. Assim, o principal produto das células da teca é a androstenediona, que é mínima nesse estágio. Os folículos pré‑antrais maduros desenvolvem‑se em folículos antrais iniciais. Uma vez que o epitélio da granulosa tenha aumentado para 6 a 7 camadas, espaços preenchidos por líquido aparecem entre as células e coalescem em um antro. Durante um período de cerca de 45 dias, essa onda de folículos continua crescendo, originando folículos antrais grandes e recrutáveis. Tal período é caracterizado por um crescimento de cerca de 100 vezes o das células granulosas e um crescimento da cavidade antral, a qual, progressivamente, divide as células granulosas em duas populações discretas. As células granulosas murais formam a parede externa do folículo. A camada basal encontra‑se aderida à lâmina basal e em proximidade às camadas da teca de revestimento interno. As células granulosas murais tornam‑se altamente esteroidogênicas e permanecem no ovário após a ovulação para diferenciarem‑se no corpo lúteo. As células do cumulus (coroa radiata) são as células mais internas que circundam o oócito. Essas células mantêm‑se aderidas ao oócito e são liberadas juntas durante a ovulação. São fundamentais para que as fimbrias das tubas uterinas capturem e movam o oócito, por meio de movimento ciliar, ao longo da sua extensão até o local de fertilização. Os folículos antrais iniciais são dependentes de FSH hipofisário para seu crescimento normal. Já os folículos antrais grandes tornam‑se altamente dependentes de FSH hipofisário, para seu crescimento e manutenção da viabilidade. Folículos de 2‑5 mm são recrutados para entrar em uma fase de crescimento rápido, pelo aumento transitório de FSH, que ocorre durante o final do ciclo menstrual anterior. 217 ANATOMOFISIOLOGIA O oócito cresce rapidamente nos estágios iniciais dos folículos antrais, e o crescimento torna‑se menor nos folículos maiores. Durante o estágio antral, o oócito sintetiza quantidades suficientes de componentes do ciclo celular, de tal forma que se torna competente para completar a meiose I da ovulação. Assim, nos folículos primários e secundários iniciais, o oócito não completa a meiose I devido à falta de proteínas específicas. Entretanto, folículos maiores ganham competência meiótica, mas ainda mantêm a interrupção meiótica até o surto de LH do meio do ciclo. As células da teca dos folículos antrais grandes produzem quantidades significativas de androstenediona e testosterona. Os andrógenos são convertidos em estradiol pelas células da granulosa. Entretanto, nesse estágio, o FSH estimula a proliferação de células da granulosa e induz a expressão da enzima aromatase, necessária para a síntese de estrógeno. Além disso, as células granulosas murais dos folículos antrais maiores produzem inibina durante a fase folicular inicial. Níveis baixos de estrógeno e inibina retroalimentam de forma negativa a secreção de FSH, contribuindo, dessa forma, para a seleção do folículo com o maior número de células responsivas ao FSH. No final de um ciclo menstrual prévio, um grupo de folículos antrais grandes são recrutados para iniciar o desenvolvimento rápido e dependente de gonadotrofina. À medida que os níveis de FSH declinam, os folículos em crescimento rápido vão sofrendo atresia, até que reste apenas um folículo, o folículo dominante. O oócito é competente para completar a meiose I, mas permanece preso no folículo dominante até o surto de LH. O crescimento do oócito continua com uma velocidade menor. O folículo começa a fase de esteroidogênese ovariana, processo que requer tanto células da teca como da granulosa. As células da teca expressam receptores de LH e produzem andrógenos. O LH basal estimula as enzimas esteroidogênicas, e os andrógenos produzidos são liberados da teca e se difundem pelas células granulosas murais ou penetram nos vasos que circundam ofolículo. As células granulosas murais apresentam um grande número de receptores de FSH, e o FSH estimula a expressão da aromatase, enzima que sintetiza estrógeno a partir de testosterona. O FSH também induz a expressão de inibina durante a fase folicular. Outra função do FSH é a de induzir a expressão de receptores de LH nas células granulosas murais durante a segunda metade da fase folicular. Assim, as células granulosas murais tornam‑se responsivas a ambas as gonadotrofinas, o que permite que mantenham altos níveis de aromatase, mesmo quando o FSH estiver declinando. Também garante que as células granulosas murais respondam ao surto de LH. O período periovulatório é definido desde o início do surto de LH e a ovulação. Simultaneamente à ovulação, ocorre a luteinização, uma mudança na função esteroidogênica das células da teca e murais da granulosa. Esse processo culmina com a formação do corpo lúteo, que pode produzir grandes quantidades de progesterona, junto ao estrógeno, poucos dias depois da ovulação. Assim, o surto de LH induz o início de processos complexos durante o período periovulatório que completam a função gametogênica do ovário e modificam a função endócrina para preparar o trato reprodutor feminino para a implantação e a gestação. 218 Unidade III Antes da ovulação, o oócito primário é competente para completar a meiose, mas fica estagnado na prófase I. O surto de LH induz o oócito a progredir para a metáfase II. O oócito permanece nessa fase até a fertilização. Tanto as células da teca quanto as granulosas murais expressam receptores de LH. O surto de LH induz a diferenciação das células granulosas. Durante o período periovulatório, o surto de LH induz mudanças na atividade esteroidogênica das células granulosas murais inibindo a expressão da aromatase e, portanto, tanto diminuindo os níveis de estrógeno como aumentando os níveis de progesterona. Após a ovulação, o remanescente da cavidade antral é preenchido por sangue proveniente dos vasos danificados, dando origem ao corpo hemorrágico. Nos dias seguintes, os eritrócitos e debris são removidos por macrófagos, e fibroblastos preenchem a cavidade antral com matriz extracelular. No corpo lúteo maduro, as células granulosas, agora denominadas células granulosas luteínicas, aumentam de tamanho e enchem‑se de lipídios. Essas células aumentadas colapsam para dentro da antiga cavidade antral e a preenchem parcialmente. As células da teca, junto aos vasos sanguíneos, mastócitos, macrófagos, leucócitos e outras células do tecido conjuntivo, infiltram a camada granulosa em múltiplos locais. O corpo lúteo humano está programado para viver em torno de 14 dias (podendo viver 2 dias para mais e para menos), a menos que seja resgatado pela gonadotrofina coriônica humana (hCG), hormônio semelhante ao LH que se origina do embrião implantado. Se resgatado, esse corpo lúteo permanecerá viável durante a gestação. Depois dos 14 dias, se não ocorrer resgate, o corpo lúteo é reabsorvido e transformado em um corpo cicatricial denominado corpus albicans, o qual se aprofunda na medula do ovário e é lentamente absorvido. A produção de progesterona pelo corpo lúteo aumenta gradualmente com o início do surto de LH e atinge um máximo durante a fase lútea média. O principal propósito dessa temporização é o de transformar o revestimento uterino em uma estrutura adesiva e de sustentação para a implantação e gestação inicial. A produção de estrógeno reduz‑se transitoriamente em resposta ao surto de LH, mas então volta a aumentar e atinge outro pico na fase lútea média. A produção hormonal lútea é totalmente dependente de níveis basais de LH, e está fortemente correlacionada com um padrão pulsátil de liberação de LH. Tanto o LH quanto o FSH são reduzidos a níveis basais durante a fase lútea, pelo feedback do estrógeno e da progesterona. Além disso, as células granulosas produzem inibina, a qual reprime seletivamente a secreção de FSH. O corpo lúteo deve gerar grandes quantidades de progesterona para sustentar a implantação e início da gestação. Diversos fatores que perturbam a secreção hipotalâmica e hipofisária durante a fase folicular, incluindo exercícios pesados, jejum, níveis altos de prolactina e função anormal da tireoide, podem provocar uma deficiência da fase lútea e infertilidade (KOEPPEN; STANTON, 2009). Atresia folicular refere‑se à morte de um folículo ovariano. Durante a atresia, as células granulosas e os oócitos sofrem apoptose. As células da teca persistem e repopulam, em geral, o estroma celular do 219 ANATOMOFISIOLOGIA ovário. Essas células da teca ainda mantêm receptores de LH e a capacidade de produzir andrógenos, sendo coletivamente denominadas glândula intersticial do ovário. Os folículos podem sofrer atresia a qualquer momento durante seu desenvolvimento (KOEPPEN; STANTON, 2009). A primeira metade do ciclo menstrual é chamada fase folicular do ovário, e é caracterizada pelo recrutamento e crescimento de 15 a 20 folículos antrais grandes, seguidos da seleção de um desses folículos como folículo dominante e crescimento até que ocorra a ovulação. O folículo dominante deve conter um oócito totalmente desenvolvido e células somáticas foliculares, que secretam altos níveis de estrógeno. Dado que o folículo demora vários meses para atingir o crescimento ideal para ser recrutado, esse processo ocorre independentemente do ciclo menstrual. A segunda metade do ciclo é chamada fase lútea do ovário, e é dominada pelas secreções hormonais do corpo lúteo. Durante essa fase, pequenos folículos continuam desenvolvendo‑se no estroma ovariano. O desenvolvimento folicular final e a função lútea são dependentes das funções hipotalâmicas e hipofisárias normais. Como acontece no homem, os neurônios hipotalâmicos secretam GnRH de forma pulsátil. O GnRH, por sua vez, estimula a produção de LH e FSH pelos gonadotrofos na hipófise. Uma alta frequência de pulsos de GnRH promove a produção de LH, enquanto a baixa frequência favorece a secreção de FSH. A principal diferença entre os eixos reprodutivos feminino e masculino é o surto de gonadotrofinas no meio do ciclo, o qual é dependente de um nível alto de estrógeno e constante, proveniente do folículo dominante. A variação hormonal do ciclo menstrual pode ser descrita nas seguintes etapas: • Evento 1: na ausência de fertilização e implantação, o corpo lúteo regride e morre (luteólise), levando a uma queda drástica dos níveis de progesterona, estrógeno e inibina no dia 24 do ciclo menstrual. • Evento 2: na hipófise, o gonadotrofo percebe o final da função lútea pela interrupção do feedback negativo, o que permite a elevação de FSH, dois dias antes do início da menstruação. A elevação de FSH pode ser explicada pela baixa frequência de pulsos de GnRH, consequente do alto nível de progesterona. • Evento 3: o aumento de FSH recruta um grupo de folículos antrais grandes para iniciar um crescimento rápido e dependente de gonadotrofina. Esses folículos produzem níveis baixos de estrógeno e inibina. • Evento 4: o gonadotrofo responde ao lento aumento de estrógeno e inibina pela redução da secreção de FSH. A diminuição de estrógeno e progesterona causa um aumento na frequência nos pulsos de GnRH, aumentando a síntese e secreção de LH. • Evento 5: o ovário responde à diminuição de FSH com a morte de todos os folículos recrutados com exceção do folículo dominante, por ser mais responsivo ao FSH. Geralmente, apenas o maior folículo com o maior número de receptores de FSH e melhor suprimento sanguíneo pode sobreviver. Esse folículo produz grandes quantidades de estradiol e inibina. O FSH também induz à expressão de receptores de LH nas células granulosas murais do folículo dominante. 220 Unidade III • Evento 6: quando o folículo dominante eleva os níveis de estrógeno acima dos 200 pg/mL durante 50 horas, o estrógeno produz um feedback positivo nos gonadotrofos, induzindo o surto de LH no meio do ciclo. Isso é acentuado pela pequenaquantidade de progesterona secretada nesse momento do ciclo. Os receptores de GnRH e a sensibilidade à sinalização pelo GnRH aumentam muito nos gonadotrofos. O hipotálamo contribui para o surto de gonadotrofina pelo aumento da frequência de pulsos de GnRH e pela secreção de uma pequena quantidade de progesterona. • Evento 7: o surto de LH induz a maturação meiótica, ovulação e diferenciação das células granulosas em células produtoras de progesterona. • Evento 8: a elevação dos níveis de progesterona, estrógeno e inibina, pelo corpo lúteo maduro, retroalimenta negativamente os gonadotrofos. Mesmo com altos níveis de estrógeno, os níveis de progesterona bloqueiam qualquer retroalimentação positiva. Em consequência, tanto o FSH como o LH voltam aos níveis basais. • Evento 9: níveis basais de LH (mas não de FSH) são absolutamente necessários para o funcionamento normal do corpo lúteo. Entretanto o corpo lúteo torna‑se progressivamente insensível à sinalização pelo LH e morrerá a menos que uma atividade semelhante ao LH (no caso, a hCG de um embrião implantado) aumente. Em um ciclo em que não haja fertilização, o corpo lúteo da menstruação regredirá em 14 dias, e os níveis de progesterona e estrógeno começarão a declinar em cerca de 10 dias; dessa forma, o ciclo volta ao evento 1 (KOEPPEN; STANTON, 2009). Gonadotrofinas Hormônios ovarianos Progesterona Est róg eno s Ov ul aç ão M en st ru aç ão FSH LTH LH 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Figura 88 – Gráfico da variação dos hormônios sexuais femininos durante o ciclo menstrual Acervo Unip/Objetivo. 221 ANATOMOFISIOLOGIA Observação O teste de gravidez obtido na farmácia detecta o hormônio beta‑hCG na urina, produzido exclusivamente a partir da implantação do óvulo, confirmando a gestação. No ciclo menstrual, o ovário é o relógio primário que coordena esses eventos. O tempo em que ocorrem os principais eventos de origem hipofisária (a elevação transitória do FSH que recruta os folículos e o surto de LH que induz a ovulação) é determinado por dois eventos ovarianos. Eles são, respectivamente, a expectativa de vida regular de 14 dias do corpo lúteo e o crescimento do folículo dominante até o ponto em que ele possa manter a alta produção de estrógeno, que induzirá, na hipófise, a mudança por um feedback positivo (KOEPPEN; STANTON, 2009). As tubas uterinas são tubos musculares cujas terminações distais estão próximas a cada ovário e cujas terminações proximais atravessam a parede do útero. São divididas em quatro seções (da porção distal para a proximal): • o infundíbulo, ou terminação aberta da tuba uterina, que possui projeções digitiformes denominadas fimbrias, que “varrem” a superfície do ovário; • a ampola, que possui um lúmen relativamente amplo e muitas pregas na mucosa; • o istmo, o qual possui um lúmen relativamente estreito e menos pregas na mucosa; • o segmento intramural ou intrauterino, que se estende por meio da parede uterina nos cornos superiores do útero. As principais funções das tubas são: • capturar o oócito durante a ovulação e transferi‑lo para a porção medial (a junção ampola‑istmo), onde ocorre a fertilização. Secreções da tuba uterina revestem e impregnam o oócito e podem ser necessárias para a viabilidade e capacidade de fertilização; • proporcionar um local para o armazenamento do espermatozoide. Mulheres que ovulam até cerca de cinco dias após uma relação sexual podem engravidar. O espermatozoide permanece viável por aderir às células epiteliais que revestem o istmo. As secreções da tuba também induzem a capacitação e hiperatividade do espermatozoide; • secretar fluidos que proporcionam suporte nutricional ao embrião antes da implantação (KOEPPEN; STANTON, 2009). 222 Unidade III O tempo da movimentação do embrião para o útero é crítico, porque o útero tem uma janela de implantação de, aproximadamente, três dias. A tuba uterina precisa reter o embrião recém‑formado até que ele atinja o estágio de blastocisto (cinco dias após a fertilização) e, então, permitir que o blastocisto passe para a cavidade uterina. A parede da tuba é composta de uma camada mucosa, uma muscular dupla e uma camada externa de tecido conjuntivo. A camada mucosa possui muitas pregas, que quase obliteram o lúmen, e é revestida por dois tipos de células: ciliadas e secretoras. Os cílios, mais numerosos no infundíbulo, propelem o oócito em direção ao útero. Quando o oócito penetra na ampola, passa a ser propulsado pelos cílios e por contrações peristálticas da muscular. As células secretoras produzem um muco rico em proteínas ao longo da tuba, que mantém o epitélio saudável, movimenta o oócito em direção ao útero e direciona os espermatozoides em movimento (KOEPPEN; STANTON, 2009). O estrógeno secretado durante a fase folicular aumenta o tamanho das células da mucosa, aumenta o fluxo sanguíneo, promove a secreção de muco espesso no istmo e aumenta seu tônus muscular para ajudar na fertilização. Altos níveis de progesterona, junto ao estrógeno durante a fase lútea inicial até a fase média, reduzem o tamanho e função das células epiteliais. A progesterona promove a diminuição dos cílios, reduz a secreção de muco espesso e relaxa o tônus muscular do istmo. O útero é um órgão único localizado na linha média da cavidade pélvica entre a bexiga e o reto. A mucosa do útero é denominada endométrio; a espessa parte muscular que possui três camadas é chamada miométrio, e o tecido conjuntivo e a serosa, externos, são denominados perimétrio. As partes do útero são: • o fundo, a porção superior às entradas das tubas uterinas; • o corpo do útero, que forma quase todo o órgão; • o istmo, uma porção curta e estreitada da parte final inferior do corpo uterino; • o colo do útero, que se estende para o interior da vagina. As funções definidas do útero são todas relacionadas à fertilização e à gestação: • auxiliar o movimento do espermatozoide, da vagina até a tuba; • proporcionar um local adequado para a adesão e a implantação do blastocisto, o que inclui um estroma espesso e rico em nutrientes; 223 ANATOMOFISIOLOGIA • limitar a invasão do embrião em implantação, de forma que ele permaneça no endométrio, e não alcance o miométrio; • prover o lado materno da arquitetura placentária madura; • crescer e expandir junto ao feto, de forma que ele se desenvolva em um ambiente aquoso, e não adesivo; • produzir contrações musculares fortes para, ao final da gestação, expelir o feto e a placenta (KOEPPEN; STANTON, 2009). Cerca de dois terços da porção luminal do endométrio são perdidos durante a menstruação. Essa parte do endométrio é chamada de estrato funcional, e a parte basal do endométrio que permanece é chamada estrato basal. As oscilações mensais nos esteroides ovarianos alteram a composição do endométrio uterino. No momento da seleção do folículo dominante e de sua produção de estrógeno, o endométrio uterino está terminando a menstruação. O estrato funcional foi descamado, e apenas o estrato basal permanece. Os níveis de estrógeno em elevação, durante a fase folicular média e final, induzem a fase proliferativa do endométrio uterino. O estrógeno induz o crescimento e a divisão de todos os tipos celulares do estrato basal. O estrógeno também controla o crescimento uterino indiretamente, pela produção local de fatores de crescimento. Finalmente, o estrógeno também induz a expressão de receptores de progesterona, preparando o endométrio uterino para que ele seja capaz de responder à progesterona durante a fase lútea ovariana. No momento da ovulação, a espessura funcional foi restabelecida pelas ações proliferativas do estrógeno. Após a ovulação, o corpo lúteo produz altos níveis de progesterona, junto ao estrógeno. A fase lútea ovariana muda a fase proliferativa do endométrio uterino para a fase secretória. Em geral, a progesterona inibe maior crescimento do endométrio e induz a diferenciação das células epiteliais e do estroma. A progesterona também induzmudanças na capacidade de adesão do epitélio de superfície, gerando a janela de receptividade para a implantação de um embrião, e promove a diferenciação das células do estroma para estar preparadas tanto para formar a decídua da gestação ou orquestrar a menstruação, na ausência de gestação. Em um ciclo não fértil, a morte do corpo lúteo resulta na repentina redução de progesterona, o que leva a mudanças no endométrio uterino que redundam na perda do estrato funcional. A menstruação normalmente dura de quatro a cinco dias, e o volume de perda de sangue varia de 25 mL a 35 mL. A menstruação coincide com a fase folicular inicial do ovário (KOEPPEN; STANTON, 2009). 224 Unidade III Refrigeração do epitélio descamado, proliferação glandular Fluxo menstrual Se ocorrer a fertilização, a implantação do blastocisto se dará, aproximamente, entre o 20° e o 23° dia Menstrução do 1° ao 4° dia Fase folicular Proliferação do 5° ao 14° dia Ovulação 14° dia (± 1 dia) Fase progestacional Secreção do 15° ao 27° dia Estrato compacto e estrato esponjoso descamam para o interior do útero com certa quantidade de sangue Início do ciclo Primeira perda de sangue (isquemia): 28° dia; vasoconstrição da artéria espiral; necrose do estrato compacto Artéria espiral Glândula dilatada A secreção contém muco e glicogênio Endométrio Miométrio (somente parte deste é mostrada) Estrato compacto Estrato esponjoso Estrato basal 1 14 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 2122 23 24 25 26 27 28 Figura 89 – Ciclo menstrual Acervo Unip/Objetivo. Lembrete No ciclo menstrual, há alterações sofridas na parede uterina durante um ciclo menstrual de 28 dias. Tais alterações devem‑se à influência hormonal: a partir do dia 4 do ciclo, estendendo‑se até o dia 14, cresce o endométrio (fase proliferativa), devido à ação, principalmente, dos estrógenos. No dia 14 ocorre a ovulação, sob a influência do hormônio luteinizante. Do dia 14 ao 28, sob a ação de estrógeno e, principalmente, de progesterona, tem‑se maior proliferação do endométrio, com expulsão de restos celulares e sangue (menstruação), em razão da queda da taxa de progesterona. O colo do útero é a extensão inferior do útero que se projeta para dentro da vagina. O colo atua como um portão de entrada para o trato feminino superior, e no meio do ciclo o canal endocervical facilita a viabilidade e a entrada do espermatozoide. Durante a fase lútea, o canal endocervical impede a passagem do espermatozoide e de micro‑organismos, dessa forma inibindo a superimplantação de um segundo embrião ou uma infecção ascendente para placenta, membranas fetais e feto. Ao final da gestação, um amolecimento e dilatação do colo permitem a passagem do recém‑nascido, e da placenta, do útero para a vagina. 225 ANATOMOFISIOLOGIA A vagina é uma das estruturas copulatórias da mulher e atua como o canal de parto. As células superficiais do epitélio vaginal descamam‑se continuamente, e a natureza dessas células é influenciada pelo ambiente hormonal. O estrógeno estimula a proliferação do epitélio vaginal e aumenta seu conteúdo de glicogênio. O glicogênio é metabolizado em ácido láctico por lactobacilos comensais, dessa forma mantendo um ambiente ácido. Isso inibe a infecção por bactérias não comensais e fungos. A progesterona aumenta a descamação das células epiteliais (KOEPPEN; STANTON, 2009). A genitália externa feminina é circundada pelos grandes lábios (homólogos ao escroto) lateralmente e pelo monte do púbis anteriormente. É chamada vulva a área que inclui os lábios maiores e o monte do púbis, junto aos pequenos lábios, o clitóris, o vestíbulo da vagina, as glândulas vestibulares e o orifício uretral externo. As estruturas da vulva possuem função de excitação e clímax sexual, de direcionamento do fluxo da urina e de recobrir parcialmente a abertura da vagina, inibindo a entrada de patógenos. O clitóris é o homólogo embrionário do pênis, e é composto de dois corpos cavernosos, que o ligam aos ramos isqueopúbicos e à glande. Tais estruturas são compostas de tecido erétil e sofrem um processo de ereção durante a excitação, essencialmente da mesma maneira que o pênis. Diferentemente do pênis, o tecido do clitóris é completamente separado da uretra. Dessa maneira, ele está envolvido na excitação sexual e clímax durante o orgasmo. A vagina está igualmente envolvida na satisfação sexual, além de funcionar como órgão copulatório e canal do parto (KOEPPEN; STANTON, 2009). 226 Unidade III Resumo O organismo humano apresenta dois rins, órgãos com a forma de feijão situados na região lombar, de ambos os lados da coluna vertebral. Os rins são órgãos que filtram o sangue e produzem a urina, uma solução aquosa que contém grande número de substâncias dissolvidas. A unidade funcional do rim é o néfron. Os quatro segmentos principais do néfron (túbulo proximal, alça de Henle, túbulo distal e ducto coletor) determinam a composição e o volume de urina pelos processos de reabsorção de solutos e água seletivos e secreção dos solutos. A formação de urina começa com o movimento passivo do ultrafiltrado plasmático, dos capilares glomerulares para o espaço de Bowman. As células epiteliais dos capilares glomerulares são recobertas por uma membrana basal revestida por podócitos. O endotélio capilar, a membrana basal e os processos podais dos podócitos formam a chamada barreira de filtração. A reabsorção tubular permite aos rins reter substâncias que são essenciais e regular seus níveis no plasma, alterando o grau de reabsorção e/ou excreção. A reabsorção de sódio, cloreto, outros ânions e cátions junto com a água constitui a maior função do néfron. As células do túbulo proximal reabsorvem 67% do ultrafiltrado glomerular, e as células da alça de Henle reabsorvem cerca de 25% do NaCl que foi filtrado, além de cerca de 15% da água que foi filtrada. Os segmentos distais do néfron (sistema do túbulo distal e ducto coletor) têm capacidade de reabsorção mais limitada. Entretanto, os ajustes finais na composição e no volume da urina, bem como a maioria da regulação pelos hormônios e outros fatores, ocorrem nos segmentos distais. A sinalização endócrina envolve a secreção regulada de um hormônio no fluido extracelular; a difusão do hormônio no corpo por meio da circulação; e a difusão do hormônio para fora do compartimento vascular no espaço extracelular e ligação a um receptor específico dentro das células de um órgão‑alvo. A retroalimentação (feedback) negativa representa um mecanismo importante de controle que confere estabilidade aos sistemas endócrinos. Os ritmos hormonais dependem de alças de retroalimentação negativa (na maioria dos casos) e positiva. De forma geral, as duas grandes classes de hormônios são: os hormônios proteicos ou peptídicos, que são hidrossolúveis e por essa razão não atravessam as membranas celulares – eles são armazenados 227 ANATOMOFISIOLOGIA em grânulos nas células secretórias, e atuam por meio de receptores de membrana –; e os hormônios esteroides, derivados de ésteres de colesterol, que são lipossolúveis e, portanto, atravessam as membranas celulares para agir em receptores intracelulares. Também diferem dos hormônios proteicos por não serem estocados em grânulos e circularem associados a proteínas. A glândula pituitária (também chamada de hipófise) é composta de tecido epitelial (adeno‑hipófise) e tecido nervoso (neuro‑hipófise). Os neurônios hipotalâmicos magnocelulares dos núcleos supraóptico e paraventricular projetam seus axônios para baixo, pela haste infundibular, e terminam na pars nervosa, região posterior da neuro‑hipófise, onde os neuro‑hormônios são liberados e se difundem pelos vasos. A adeno‑hipófise secreta vários hormônios tróficos que fazem parte dos eixos endócrinos. Esses eixos são definidos como hipotálamo‑hipófise‑glândula endócrina periférica. O ponto de equilíbrio do eixo é em grande parte controlado pelo hormônio periféricoatravés de alças de retroalimentação negativa sobre o hipotálamo e a hipófise. A adeno‑hipófise contém cinco tipos de células endócrinas que secretam seis hormônios diferentes. Os corticotrofos secretam ACTH, os tireotrofos secretam TSH, os gonadotrofos secretam FSH e LH, os somatotrofos secretam GH, e os lactotrofos secretam PRL. A síntese e a liberação desses hormônios da adeno‑hipófise, com exceção da PRL, são reguladas pelo hipotálamo através de seus hormônios liberadores. A secreção de PRL é inibida pelo hipotálamo por meio da dopamina. O GH estimula o crescimento principalmente por meio da regulação de IGF‑1 e IGF‑2. Além de ser lipolítico e ter um efeito anabolizante sobre as proteínas, o GH eleva a glicemia reduzindo a utilização de glicose pelos tecidos periféricos. A glândula tireoide localiza‑se na região ventral do pescoço e é composta de dois lobos ao redor da traqueia. Ela é composta de folículos que, por sua vez, são constituídos por células epiteliais que rodeiam um lúmen central que contém coloide e hormônios armazenados, sendo os principais T3 e T4, por terem ação biológica: T4 funciona basicamente como um pró‑hormônio, sendo convertido a T3, o principal hormônio ativo, e T3 aumenta e é o maior regulador da taxa de metabolismo basal. Outros efeitos sobre os sistemas nervoso central e esquelético são cruciais para um crescimento e desenvolvimento normais. As glândulas paratireoides estão localizadas ao redor da glândula tireoide e são responsáveis por regular o metabolismo de Ca2+ e fosfato, que são essenciais para a vida humana pois desempenham funções 228 Unidade III estruturais importantes nos tecidos duros (ossos e dentes) e são reguladores importantes das vias metabólicas e de sinalização intracelular. O hormônio paratireoide (PTH) e a 1,25‑di‑hidroxivitamina D (estimulada pelo PTH) regulam a absorção intestinal de cálcio e fosfato e a liberação desses elementos para a circulação após a reabsorção óssea. O principal sinal que estimula a secreção de PTH é a baixa concentração de cálcio circulante. A calcitonina, um hormônio produzido pela glândula tireoide, reduz os níveis circulantes de cálcio e fósforo, agindo de forma contrária ao PTH. O pâncreas é uma glândula mista com um componente exócrino e outro componente endócrino. O pâncreas endócrino é formado por ilhotas de Langerhans. Cada ilhota é constituída por quatro tipos de células: as células α, produtoras de glucagon; as células β, produtoras e secretoras de insulina; as células δ, produtoras de somatostatina; e as células PP, produtoras do polipeptídio pancreático. A glicose circulante é o principal regulador da secreção de insulina, assim como de glucagon. O aumento da glicemia aumenta a secreção de insulina e inibe a secreção de glucagon e, antagonicamente, a diminuição da glicemia leva à inibição da insulina e aumento da secreção de glucagon. Assim, o equilíbrio entre esses dois hormônios estabelece um mecanismo regulador da glicemia, fundamental para a manutenção da homeostasia. O diabetes melito (DM) é uma síndrome metabólica que apresenta entre outras tantas manifestações a hiperglicemia contínua ou intermitente. É classificada em DM do tipo 1, cuja causa primária é a falência pancreática, e DM tipo 2, cuja causa primária é a resistência à insulina. O DM tipo 2 é a forma mais frequente, apresentando um fator genético importante. Fatores ambientais, como o envelhecimento e a obesidade, são predisponentes do DM tipo 2. A glândula adrenal é composta de um córtex que produz hormônios esteroides e uma medula que produz catecolaminas. As catecolaminas (noradrenalina e adrenalina) aumentam a glicemia e os níveis de ácidos graxos, estimulam a glicogenólise e a lipólise e aumentam o débito cardíaco, mas têm efeitos seletivos sobre o fluxo sanguíneo em diferentes órgãos. Já o córtex da adrenal apresenta um zoneamento estrutural e funcional evidente: a zona glomerulosa, que produz o mineralocorticoide aldosterona; a zona fasciculada, que produz o glicocorticoide cortisol; e a zona reticular, que produz os androgênios fracos DHEA e DHEAS. Cortisol é o hormônio secretado em diversas situações de estresse (neurogênico ou não). Classicamente, é um hormônio hiperglicemiante 229 ANATOMOFISIOLOGIA e, de forma geral, tem várias funções, sendo das mais importantes o efeito imunossupressivo e anti‑inflamatório. Os androgênios DHEA, DHEAS e androstenediona são precursores androgênicos, que podem ser convertidos, perifericamente, para androgênios ativos e correspondem a 50% do androgênio circulante nas mulheres. A aldosterona é um mineralocorticoide natural muito forte, que promove a reabsorção de Na+ e água pelos túbulos distais e ductos coletores, enquanto promove a secreção renal de H+ e K+. A aldosterona também promove a absorção de água e Na+ no cólon e glândulas salivares, apresenta um efeito pró‑inflamatório e fibrótico no sistema cardiovascular e causa hipertrofia e remodelação ventricular esquerda. Os sistemas reprodutores são compostos de gônadas, trato reprodutor interno, com glândulas associadas e genitália externa. As glândulas mamárias são glândulas reprodutoras acessórias na mulher. As gônadas têm duas funções principais: a produção de gametas e de hormônios, os quais são fundamentais para a função normal e cuja produção é regulada pelo eixo hipotálamo‑hipófise‑gônadas. No homem, os túbulos seminíferos do testículo contêm células de Sertoli e células espermáticas em desenvolvimento, que, por meio da espermatogênese, formam espermatozoides maduros. A testosterona, produzida fora dos túbulos nas células de Leydig, e o FSH são fundamentais para a produção de espermatozoides, agindo nas células de Sertoli. Essas células produzem inibina, hormônio que regula centralmente os níveis de FSH, e formam a barreira hemato‑testicular, a qual protege o processo de espermatogênese. O trato masculino inclui estruturas tubárias (epidídimo, ductos deferentes e uretra masculina), glândulas sexuais acessórias (vesícula seminal e próstata) e pênis. No aparelho reprodutor feminino, o folículo é a unidade funcional do ovário. Os folículos contêm células epiteliais (granulosas e cumulus) e células do estroma (células da teca). Todas essas células dispõem‑se ao redor do oócito primário, que permanece estacionado na primeira prófase meiótica até logo antes da ovulação. Os folículos desenvolvem‑se de um folículo pequeno (primordial) até um folículo antral grande por ação das gonadotrofinas. O ciclo menstrual é de aproximadamente 28 dias, dirigido pelos seguintes eventos ovarianos: desenvolvimento de um folículo antral grande em um folículo pré‑ovulatório (a fase folicular), ovulação, formação e morte do corpo lúteo (fase lútea). A fase folicular ovariana corresponde 230 Unidade III às fases menstrual e proliferativa do endométrio uterino. A fase lútea ovariana corresponde à fase secretória do endométrio uterino. O folículo dominante é selecionado em cada ciclo menstrual, sendo normalmente o folículo com a maior quantidade de receptores para FSH. Quantidades elevadas de estradiol ao redor do meio do ciclo (14 dias) exercem feedback positivo na hipófise e induzem o pico de LH (e um surto menor de FSH). O pico de LH induz: maturação meiótica do oócito primário, de forma que ele progrida para oócito secundário, estacionado na metáfase II; ruptura da parede ovariana e folicular, possibilitando a expulsão do complexo cumulus‑oócito (ovulação); diferenciação das células foliculares restantes em um corpo lúteo, que produz altos níveis de progesterona, estradiol e inibina. Se a gestação não ocorrer, o corpo lúteo irá morrer em 14 dias, os quais constituem a fase lútea do ciclo menstrual. 231 ANATOMOFISIOLOGIA Exercícios Questão 1. (Enade 2013) O perfil genético de um indivíduo, comumente utilizado na identificação humana, é baseado na combinação de diversos marcadores moleculares que são herdados de seus genitores. Essesmarcadores são, geralmente, diferenças nas sequências de DNA nuclear entre os indivíduos (polimorfismos). Em alguns casos, entretanto, a análise do DNA nuclear não é suficiente para se chegar a uma identidade, sendo a análise do DNA mitocondrial (mtDNA) uma das alternativas recomendadas. Adaptado de: LUTZ, S. et al. mtDNA as a tool for identification of humans remains: identification using mtDNA. lnternational Journal of Legal Medicine. A respeito do uso do mtDNA na análise de paternidade, avalie as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas: I – O mtDNA, de herança estritamente materna, não se sujeita à recombinação na meiose, possuindo centenas de cópias por célula, o que facilitaria a sua chance de recuperação e análise. porque II – Devido ao modo de transmissão, filhos e filhas, assim como a mãe, não podem ser distinguidos entre si pelo mtDNA, e a análise desse material não deve ser utilizada para fins de confirmação de paternidade. A respeito dessas afirmativas, assinale a opção correta: A) As afirmativas l e ll são proposições verdadeiras, e a ll é uma justificativa correta da l. B) As afirmativas l e ll são proposições verdadeiras, mas a ll não é uma justificativa correta da l. C) A afirmativa l é uma proposição verdadeira, e a ll é uma proposição falsa. D) A afirmativa l é uma proposição falsa, e a ll é uma proposição verdadeira. E) As afirmativas l e ll são proposições falsas. Resposta correta: alternativa B. Análise da questão A meiose forma gametas com metade do número de cromossomos para que na fecundação o ser humano mantenha seu cariótipo. O óvulo é uma célula que mantém todas as organelas, mas o 232 Unidade III espermatozoide em sua transformação morfológica perde o citoplasma, preservando apenas a carga genética. A mitocôndria possui um DNA próprio que não participa da meiose, portanto pode ser analisado, mas será o mesmo para todos os organismos, pois deriva apenas do óvulo. O teste de paternidade é realizado com a carga genética nuclear. O mtDNA não indica a paternidade, pois o espermatozoide durante a fecundação não fornece mitocôndrias para o zigoto. Esse fato não justifica nem a redução da carga genética ocorrida na meiose (formando os gametas), nem a mudança morfológica do espermatozoide. Questão 2. (Enade 2010) A avaliação do estado nutricional, incluindo consumo alimentar, perfil bioquímico e antropometria, constitui importante instrumento da prática do profissional nutricionista. A síndrome metabólica é um transtorno complexo que promove alterações significativas no perfil bioquímico e antropométrico. Por isso, o nutricionista tem papel fundamental dentro de equipes multiprofissionais cujo objetivo é promover ações voltadas para prevenção e tratamento dessa síndrome. Considerando essas informações e os parâmetros estabelecidos pela Diretriz Brasileira de Síndrome Metabólica, assinale a opção que apresenta três fatores bioquímicos e/ou antropométricos que caracterizam o cuidado nutricional e a prescrição dietética específica na síndrome metabólica. A) Obesidade abdominal triglicéride plasmático e glicemia de jejum. B) Triglicérides, ácido úrico plasmático e obesidade abdominal. C) Composição corporal, glicemia de jejum e HDL‑colesterol plasmático. D) Circunferência da cintura, ácido úrico plasmático e resistência à insulina. E) VLDL‑colesterol, triglicéride plasmático e obesidade abdominal. Resposta correta: alternativa A. Análise das alternativas A) Alternativa correta. Justificativa: a antropometria é um parâmetro de análise do estado nutricional da população baseado em medidas corporais, como a gordura abdominal. Um fator bioquímico é a alteração no perfil lipídico, entre eles os triglicerídeos, que são gorduras presentes na alimentação e estocadas no tecido adiposo. Uma prescrição dietética específica é a monitorização da glicemia realizada em jejum. B) Alternativa incorreta. Justificativa: triglicerídeos e ácido úrico participam dos fatores bioquímicos, e a obesidade abdominal é um parâmetro antropométrico: faltou uma prescrição dietética. 233 ANATOMOFISIOLOGIA C) Alternativa incorreta. Justificativa: a composição corporal é uma medida antropométrica; a glicemia em jejum é uma prescrição dietética. Porém, como análise bioquímica, teríamos de analisar se o LDL estaria aumentado. D) Alternativa incorreta. Justificativa: a circunferência da cintura é uma medida antropométrica, e o ácido úrico plasmático e a resistência à insulina são parâmetros bioquímicos. Faltou a prescrição dietética. E) Alternativa incorreta. Justificativa: o VLDL‑colesterol e os triglicerídeos são parâmetros bioquímicos, e a obesidade abdominal é um parâmetro antropométrico. Faltou a prescrição dietética. 234 REFERÊNCIAS Audiovisuais A INCRÍVEL máquina humana. Direção: Chad Cohen e Arthur F. Binkowski. EUA: National Geographic Channel e Pan Vision Ou, 2009. 94 min. O ÓLEO de Lorenzo. Direção: George Miller. EUA: Universal Pictures, 1992. 136 min. Textuais AIRES, M. M. Fisiologia. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012. ALBERTS, B.; BRAY, D.; LEWIS, J. Molecular biology of the cell. New York: Garland Science, 1994. Disponível em: https://bit.ly/3OBEwpm. Acesso em: 26 jul. 2022. AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE. O uso de esteroides anabolizantes nos esportes. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, Niterói, v. 4, n. 1, p. 31‑36, jan./fev. 1998. Disponível em: https://bit.ly/3zKcpjW. Acesso em: 29 jul. 2022. BASTOS, M. G.; BREGMAN, R.; KIRSZTAJN, G. M. 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