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1 2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 4 2 FISIOLOGIA GERAL .................................................................................. 5 3 HOMEOSTASIA .......................................................................................... 7 4 HEMOSTASIA E COAGULAÇÃO SANGUÍNEA ......................................... 9 4.1 Desencadeamento da Coagulação: Formação do Ativador da Protrombina ........................................................................................................... 17 5 FISIOLOGIA MUSCULAR ......................................................................... 22 5.1 Processo de contração muscular ....................................................... 24 5.2 Metabolismo energético da contração muscular ................................ 27 5.3 Tipos de fibras musculares ................................................................. 27 6 INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ............................... 28 6.1 Circulação sistêmica e circulação pulmonar ....................................... 30 6.2 O ciclo cardíaco: potencial elétrico e frequência cardíaca.................. 31 6.3 Alterações cardiovasculares: hipertensão arterial sistêmica .............. 33 7 FISIOLOGIA RENAL ................................................................................. 37 7.1 Etapas da excreção renal ................................................................... 40 7.2 Reabsorção e secreção...................................................................... 41 7.3 Excreção ............................................................................................ 42 7.4 Sistema renina-angiotensina .............................................................. 42 7.5 Controle de pH sanguíneo .................................................................. 43 7.6 Clearance renal .................................................................................. 44 8 INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO ................................... 44 8.1 Estruturas do sistema respiratório ...................................................... 45 8.2 Mecânica da Ventilação Pulmonar ..................................................... 47 3 8.3 Pressões que Causam o Movimento do Ar para dentro e para fora dos Pulmões......... ........................................................................................................ 49 8.4 Mecanismo de inspiração e expiração ............................................... 49 8.5 O transporte de gases pelas células sanguíneas ............................... 50 8.6 A concentração de gás carbônico e o controle de pH sanguíneo. ..... 51 9 FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO .................................................... 52 9.1 Plano Geral do Sistema Nervoso ....................................................... 52 9.2 Processamento de Informações — Função "Integrativa" do Sistema Nervoso........... ...................................................................................................... 56 9.3 Sinapses do Sistema Nervoso Central ............................................... 61 10 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA FISIOLOGIA DO SISTEMA DIGESTÓRIO ............................................................................................................ 63 10.1 Estruturas que compõem o sistema digestório (SD) ....................... 64 10.2 As grandes funções do SD: motilidade, secreção, digestão e absorção......... ....................................................................................................... 65 10.3 Sistemas reguladores das funções do SD ...................................... 65 10.4 Regulação Neurócrina das funções do SD ..................................... 66 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAs ....................................................... 69 4 1 INTRODUÇÃO Prezado aluno! O Grupo Educacional FAVENI, esclarece que o material virtual é semelhante ao da sala de aula presencial. Em uma sala de aula, é raro – quase improvável - um aluno se levantar, interromper a exposição, dirigir-se ao professor e fazer uma pergunta, para que seja esclarecida uma dúvida sobre o tema tratado. O comum é que esse aluno faça a pergunta em voz alta para todos ouvirem e todos ouvirão a resposta. No espaço virtual, é a mesma coisa. Não hesite em perguntar, as perguntas poderão ser direcionadas ao protocolo de atendimento que serão respondidas em tempo hábil. Os cursos à distância exigem do aluno tempo e organização. No caso da nossa disciplina é preciso ter um horário destinado à leitura do texto base e à execução das avaliações propostas. A vantagem é que poderá reservar o dia da semana e a hora que lhe convier para isso. A organização é o quesito indispensável, porque há uma sequência a ser seguida e prazos definidos para as atividades. Bons estudos! 5 2 FISIOLOGIA GERAL Fonte: istockphoto.com O objetivo da fisiologia é explicar os fatores físicos e químicos que são responsáveis pela origem, pelo desenvolvimento e pela progressão da vida. Cada tipo de vida, desde um vírus simples até a mais alta árvore ou o complicado ser humano, tem suas próprias características funcionais. Portanto, o vasto campo da fisiologia pode ser dividido em fisiologia virótica, fisiologia bacteriana, fisiologia celular, fisiologia vegetal, fisiologia humana e diversas outras subdivisões (GUYTON, 2017). Segundo o autor, na fisiologia humana, tentamos explicar as características e os mecanismos específicos do corpo humano que fazem dele um ser vivo. O próprio fato de nos mantermos vivos é o resultado de complexos sistemas de controle, porque a fome nos faz procurar por alimento e porque o medo nos faz buscar refúgio. Sensações de frio nos fazem procurar calor. Outras forças nos levam a buscar o companheirismo e a reprodução. Assim, o ser humano é, em muitos aspectos, como um autômato, e o fato de sermos seres com sensações, sentimentos e culturas é parte dessa sequência automática da vida; esses atributos especiais nos permitem existir sob condições amplamente variáveis. O corpo humano é composto de substâncias químicas inorgânicas e orgânicas sendo estas as mais simples e importantes em nível da organização estrutural (LIPPINCOTT, et al, 2010, apud DA SILVA, 2017). 6 O corpo é formado por um conjunto de órgãos que agrupados, dão origem aos sistemas responsáveis pelo funcionamento e equilíbrio do organismo (MARQUES, 2020). A unidade funcional básica do corpo é a célula, existindo cerca de 75 trilhões delas em cada ser humano. A maior parte das células esta viva e, em sua finensa maioria, tambem se reproduz e, com isso, garante a continuidade da vida. O liquido extracelular preenche os espaços entre as células. Esse liquido é chamado de meio interno do organismo — é nesse meio que as células vivem. O liquido extracelular contém os nutrientes e outros constituintes necessários a manutenção da vida celular. O funcionamento da maior parte dos órgãos que formam o corpo a dirigido no sentido de manter constantes as condições físicas e as concentrações das substancias dissolvidas nesse meio interno. Essa condição de constância do meio interno é chamada de homeostasia (GUYTON, 2009). De acordo com o autor, o liquido que forma o meio interno continuamente misturado em todo o corpo por efeito (1) do bombeamento de sangue pelo sistema circulatório, causado pelo coração, e (2) pela difusao de liquida, através da membrana capilar, que ocorre nos dois sentidos, permitindo as trocas entre a parte do liquida extracelular do sangue,que é chamada de plasma, e a parte desse mesmo liquido extracelular, que ocupa os espaços entre as células dos tecidos, e que é chamada de liquido interstitial. Cada sistema de órgãos do corpo desempenha um papel específico na homeostasia. Por exemplo, o sistema respiratório controla as concentrações de oxigênio e de gás carbônico no meio interno. Os rins removem os produtos do metabolismo dos liquidos orgânicos enquanto que, ao mesmo tempo, controlam as concentrações dos diferentes íons. O sistema digestivo processa os alimentos a fim de prover os nutrientes adequados para o meio interno. Os músculos e o esqueleto da apoio e locomoção para o corpo, de modo que este pode buscar a compensação para suas próprias necessidades, especialmente aquelas relacionadas corn a obtenção de alimento e de água para o meio interno. O sistema nervoso inerva os músculos e também controla o funcionamento de muitos dos órgãos internos, funcionando em associação com o 7 sistema respiratório, a fim de controlar as concentrações de oxigênio e de gás carbônico (GUYTON, 2009). O sistema endócrino controla a maior parte das funções metabólicas do corpo, bem como a velocidade (e a intensidade) das reações quimicas celulares, as concentrações de glicose, gorduras e aminoácidos nos liquidos corporais, bem como a sintese de novas substâncias necessitadas pelas células. Ate mesmo o sistema reprodutor tern papel na homeostasia, dado que leva a formação de novos seres humanos e, portanto, novos meios internos para substituir os mais antigos, que envelhecem e morrem (GUYTON, 2009). 3 HOMEOSTASIA Fonte: cannabisesaude.com A homeostasia é um princípio fundamental da fisiologia e significa equilíbrio das funções. Todo o processo de funcionamento do organismo é previsto por eventos sequenciais em caráter de normalidade. Exemplo: Ao ingerirmos grande quantidade de líquido, organismo intensifica o processo de micções. O controle da homeostase é realizado pelos mecanismos de feedback ou retroalimentação, que mantêm como princípio o equilíbrio das funções através de fenômenos agonistas e antagonistas. Um 8 exemplo bastante didático é o controle dos níveis glicêmicos no organismo humano (TEIXEIRA, 2021). Segundo o autor, o aumento da taxa de glicose no sangue induz processos de controle que diminuem essa concentração glicêmica. Esses mecanismos são, portanto, antagônicos. Portanto, quando determinados fenômenos promovem uma determinada mudança no corpo humano, o mecanismo de feedback pode reagir de duas formas: feedback positivo e feedback negativo. O feedback negativo exerce uma relação antagônica entre os fenômenos, portanto, atua para reverter a mudança ocorrida. Vamos analisar um exemplo: quando a temperatura corporal diminui em virtude do frio, os receptores da pele mandam mensagens ao encéfalo informando sobre a diminuição da temperatura. O encéfalo, por sua vez, manda uma resposta aos músculos para se contraírem produzindo tremores, ocasionando assim, a produção de calor. Quando a temperatura corporal voltar ao estado normal, o encéfalo transmitirá informações aos músculos para cessarem as contrações. Portanto, em dias de baixa temperatura nosso corpo tende a sofrer tremores. Todavia, existe uma situação completamente contrária apresentada pelo feedback positivo, esta resposta atua no intuito de amplificar uma determinada mudança corporal, sendo um processo menos comum que o feedback negativo (TEIXEIRA, 2021). Segundo Teixeira (2011), um exemplo de feedback positivo ocorre com as contrações uterinas no momento do parto. A glândula hipófise secreta o hormônio ocitocina, o qual estimula as contrações do útero. Durante o parto, receptores presentes na musculatura do útero enviam informações ao cérebro para estimular a hipófise a produzir e liberar mais ocitocina e, dessa forma, aumentar as contrações uterinas. Os princípios homeostáticos regem a fisiologia e envolvem todas as estruturas do nosso corpo. Entretanto, a menor unidade funcional do organismo são as células e iniciaremos nosso estudo a partir desse contexto. As células eucariontes são divindades em membrana plasmática, citoplasma e núcleo. A membrana plasmática é a estrutura que estabelece contato com o meio intracelular e extracelular, e sua composição bioquímica baseia-se em uma dupla camada lipídica e proteínas. A membrana plasmática apresenta funções de proteção 9 (contra patógenos), estrutural (aspectos morfológicos), controle da permeabilidade (entrada e saída de água) e seletividade (controle do transporte de substâncias). É através da sua composição bioquímica e a seletividade que a membrana plasmática controla a entrada e saída de substâncias nas células, estes processos são denominados transportes celulares (TEIXEIRA, 2021). 4 HEMOSTASIA E COAGULAÇÃO SANGUÍNEA Fonte: artfertil.com O termo hemostasia significa prevenção de perda sanguínea. Sempre que um vaso é seccionado ou rompido, é provocada hemostasia por meio de diversos mecanismos segundo Guyton (2017): (1) constrição vascular, (2) formação de tampão de plaquetas, (3) formação de coágulo sanguíneo, como resultado da coagulação do sangue; (4) eventual crescimento de tecido fibroso no coágulo para o fechamento permanente no orifício do vaso Segundo o autor, imediatamente após corte ou ruptura do vaso sanguíneo, o trauma da própria parede vascular faz com que a musculatura lisa dessa parede se contraia; esse mecanismo reduz de forma instantânea o fluxo de sangue pelo vaso 10 lesado. A contração resulta de (1) espasmo miogênico local, (2) fatores autacoides locais dos tecidos traumatizados e das plaquetas e (3) reflexos nervosos. Os reflexos nervosos são desencadeados por impulsos nervosos dolorosos ou por outros impulsos sensoriais, originados no vaso traumatizado ou nos tecidos vizinhos. Entretanto, grau maior de vasoconstrição provavelmente resulta da contração miogênica local dos vasos sanguíneos, iniciada pela lesão direta da parede vascular. Além disso, para os vasos menores, as plaquetas são responsáveis por grande parte da vasoconstrição pela liberação da substância vasoconstritora tromboxano A. Quanto maior for a gravidade do trauma ao vaso, maior será o grau do espasmo vascular. O espasmo pode durar vários minutos ou mesmo horas, tempo no qual ocorrem os processos de formação dos tampões plaquetários e de coagulação do sangue GUYTON, 2017). Formação do Tampão Plaquetário Se o corte no vaso sanguíneo for muito pequeno — na verdade, diversas rupturas vasculares muito pequenas se desenvolvem em todo o corpo a cada dia — ele é, com frequência, selado pelo tampão plaquetário, em vez de por coágulo sanguíneo (GUYTON, 2017). Mecanismo do Tampão Plaquetário O reparo plaquetário das aberturas vasculares dependem de várias funções importantes da própria plaqueta. Quando as plaquetas entram em contato com superfície vascular lesada, especialmente com as fibras de colágeno da parede vascular, alteram suas características de forma drástica. Começam a se dilatar; assumem formas irregulares, com inúmeros pseudópodos que se projetam de suas superfícies; suas proteínas contráteis se contraem intensamente, provocando a liberação de grânulos que contêm vários fatores ativos; esses fatores ficam pegajosos e aderem ao colágeno dos tecidos e à proteína, chamada fator de von Willebrand que 11 vaza do plasma para o tecido traumatizado; elas secretam grande quantidade de ADP; e suas enzimas formam o tromboxano A2 (GUYTON, 2017). Segundo o autor, o ADP e o tromboxano por sua vez atuam nas plaquetas vizinhas, ativando-as; a superfície grudenta dessas plaquetas recém-ativadas faz com que sejam aderidas às plaquetas originalmente ativadas. Portanto, no local de qualquer abertura da parede de vaso sanguíneo,a parede vascular lesionada ativa número sucessivamente maior de plaquetas que atraem cada vez mais plaquetas, formando assim o tampão plaquetário. Inicialmente, esse tampão fica solto, mas é usualmente bem-sucedido ao bloquear a perda de sangue se a abertura vascular for pequena. A seguir, durante o processo subsequente de coagulação do sangue, são formados filamentos de fibrina. Esses filamentos se prendem de forma muito firme às plaquetas, construindo tampão compacto. Importância do Mecanismo Plaquetário para o Fechamento dos Orifícios Vasculares. O mecanismo de formação dos tampões plaquetários é extremamente importante para o fechamento de rupturas diminutas nos vasos sanguíneos muito pequenos que ocorrem várias centenas de vezes ao dia. Na verdade, vários pequenos orifícios, ocorrendo nas próprias células endoteliais, são com frequência fechados por plaquetas que se fundem com as células endoteliais para formar membrana endotelial adicional. Pessoa com poucas plaquetas desenvolve a cada dia literalmente centenas de pequenas áreas hemorrágicas sob a pele e em todos os tecidos internos, mas esse fenômeno não ocorre na pessoa normal (GUYTON, 2017). Coagulação Sanguínea no Vaso Lesado O terceiro mecanismo para a hemostasia é a formação do coágulo sanguíneo. O coágulo começa a se desenvolver, entre 15 e 20 segundos, se o trauma à parede vascular for grave, e entre 1 e 2 minutos, se o trauma for pequeno. Substâncias ativadoras produzidas pela parede vascular traumatizada, pelas plaquetas e pelas 12 proteínas sanguíneas que se aderem à parede vascular traumatizada iniciam o processo de coagulação. Dentro de 3 a 6 minutos, após a ruptura do vaso, se a abertura não for muito grande, toda a abertura ou a extremidade aberta do vaso é ocupada pelo coágulo. Após período de 20 minutos a 1 hora, o coágulo se retrai; essa retração fecha ainda mais o vaso. As plaquetas têm também papel importante nessa retração do coágulo (GUYTON, 2017). Organização Fibrosa ou Dissolução do Coágulo Sanguíneo Assim que o coágulo se forma ele pode seguir um entre dois cursos: (1) pode ser invadido por fibroblastos, subsequentemente, formando tecido conjuntivo por todo o coágulo ou (2) pode se dissolver. O curso usual para o coágulo formado em pequeno orifício do vaso é a invasão por fibroblastos, começando algumas horas após a formação do coágulo (que é promovida, pelo menos em parte, pelo fator de crescimento liberado pelas plaquetas). Essa invasão continua até a completa organização do coágulo, em tecido fibroso, no período de aproximadamente 1 a 2 semanas. De modo inverso, quando quantidade excessiva de sangue vazou para os tecidos e os coágulos teciduais ocorreram onde não eram necessários, substâncias especiais no interior do próprio coágulo são usualmente (GUYTON, 2017). Fonte: GUYTON, 2017. 13 Mecanismo da Coagulação Sanguínea Teoria Básica Mais de 50 substâncias importantes que causam ou afetam a coagulação do sangue foram encontradas no sangue e nos tecidos — algumas que promovem a coagulação, chamadas pró-coagulantes, e outras que inibem a coagulação, chamadas anticoagulantes. A coagulação ou a não coagulação do sangue depende do balanço entre esses dois grupos de substâncias. Na corrente sanguínea normalmente predominam os anticoagulantes, de modo que o sangue não coagula enquanto está circulando pelos vasos sanguíneos. Quando o vaso é rompido, pró- coagulantes da área da lesão tecidual são “ativados” e predominam sobre os anticoagulantes, com o consequente desenvolvimento de coágulo. A coagulação ocorre em três etapas essenciais segundo Guyton (2017): (1) em resposta à ruptura do vaso ou a problemas relacionados ao próprio sangue, ocorre no sangue complexa cascata de reações químicas, com participação de mais de uma dúzia de fatores de coagulação sanguínea. O resultado efetivo é a formação do complexo de substâncias ativadas, chamado ativador da protrombina. (2) O ativador da protrombina catalisa a conversão da protrombina em trombina. (3) A trombina atua como uma enzima, convertendo o fibrinogênio em fibras de fibrina, formando emaranhado de plaquetas, células sanguíneas e plasma para formar o coágulo. Discutiremos inicialmente o mecanismo pelo qual o coágulo sanguíneo se forma, começando com a conversão da protrombina em trombina; a seguir voltaremos para os estágios desencadeadores do processo de coagulação, pelo qual é formado o ativador da protrombina. Conversão de Protrombina em Trombina Primeiro, o ativador da protrombina é formado como resultado da ruptura de vaso sanguíneo ou da liberação de substâncias especiais no sangue. Segundo, o ativador da protrombina, em presença de quantidade suficiente de Ca++ iônico, causa 14 a conversão da protrombina em trombina. Terceiro, a trombina causa a polimeriza- ção das moléculas de fibrinogênio em fibras de fibrina, dentro de 10 a 15 segundos. Assim, o fator limitador da coagulação sanguínea é usualmente a formação do ativador da protrombina e não as reações subsequentes além desse ponto, pois essas etapas terminais normalmente ocorrem com muita rapidez para formar o coágulo. As plaquetas têm também papel importante na conversão da protrombina em trombina, pois grande parte da protrombina se fixa inicialmente aos receptores de protrombina, nas plaquetas já ligadas ao tecido lesado (GUYTON, 2017). Protrombina e Trombina A protrombina é proteína plasmática, uma alfa 2-globulina, com peso molecular de 68.700, presente no plasma normal na concentração de cerca de 15 mg/dL. Ela é proteína instável que pode se dividir facilmente em compostos menores, um dos quais sendo a trombina, com peso molecular de 33.700, quase a metade do peso da protrombina. A protrombina é continuamente formada no fígado, e é utilizada de forma também contínua em todo o corpo para a coagulação sanguínea. Se o fígado deixa de produzir a protrombina, dentro de 1 dia a concentração plasmática de protrombina cai a ponto de não ser suficiente para produzir a coagulação normal do sangue. A vitamina I< é requerida pelo fígado para a ativação normal da protrombina, bem como para a formação de alguns outros fatores de coagulação. Desse modo, a falta de vitamina Kea presença de doença hepática que impeça a formação normal de protrombina podem diminuir o nível de protrombina a valores tão baixos que resultam em aumento da tendência a sangramento (GUYTON, 2017). Conversão do Fibrinogênio em Fibrina — Formação do Coágulo Fibrinogênio. O fibrinogênio é proteína de alto peso molecular (PM = 340.000) que ocorre no plasma na concentração de 100 a 700 mg/dL. O fibrinogênio é formado no fígado, e doença hepática pode diminuir a concentração do fibrinogênio circulante, bem como a concentração de protrombina, antes destacada. Devido a sua grande dimensão 15 molecular, pouca quantidade de fibrinogênio normalmente sai dos vasos sanguíneos para os líquidos intersticiais e, como o fibrinogênio é um dos fatores essenciais do processo de coagulação, os líquidos intersticiais não coagulam. Além disso, quando a permeabilidade dos capilares está patologicamente elevada, o fibrinogênio vaza em quantidade suficiente para os líquidos teciduais permitindo a coagulação desses líquidos, da mesma forma como o plasma e o sangue total podem coagular (GUYTON, 2017). Ação da Trombina sobre o Fibrinogênio para Formar Fibrina. A trombina é enzima proteica com fracas capacidades proteolíticas. Ela atua sobre o fibrinogênio, removendo quatro peptídeos de baixo peso molecular de cada molécula de fibrinogênio, formando molécula de monômero de fibrina, com capacidade automática de se polimerizar com outros monômeros de fibrina para formar fibras de fibrina. Portanto, muitas moléculas de monômero de fibrasse polimerizam em questão de segundos, em longas fibras de fibrina que constituem o retículo do coágulo sanguíneo (GUYTON, 2017). Ainda segundo o autor, nos estágios iniciais da polimerização, os monômeros de fibrina são mantidos unidos por fraca ligação de hidrogênio não covalente, e as fibras recém-formadas não têm ligações cruzadas entre si; por conseguinte, o coágulo resultante é fraco e pode se romper com facilidade. Mas dentro dos próximos segundos ocorre outro processo que fortalece enormemente o retículo de fibrina. Esse processo envolve a substância chamada fator estabilizador de fibrina, presente em pequena quantidade nas globulinas normais do plasma, mas que é liberada também pelas plaquetas retidas no coágulo. Antes de o fator estabilizador de fibrina ter efeito sobre as fibras de fibrina, ele deve ser ativado. A mesma trombina que causa a formação de fibrina também ativa o fator estabilizador da fibrina. A seguir, essa substância ativada atua como enzima para criar ligações covalentes entre número crescente de monômeros de fibrina, bem como ligações cruzadas entre as fibras adjacentes de fibrina, aumentando muito a força tridimensional da malha de fibrina (GUYTON, 2017). 16 Coágulo Sanguíneo O coágulo é composto por malha de fibras de fibrinas que cursam em todas as direções e que retêm células sanguíneas, plaquetas e plasma. As fibras de fibrina também aderem às superfícies lesadas dos vasos sanguíneos; desse modo, o coágulo sanguíneo fica aderido a qualquer abertura vascular, impedindo a continuação da perda de sangue (GUYTON, 2011). Retração do Coágulo — Soro De acordo com Guyton (2011), alguns minutos após a formação do coágulo, ele começa a se contrair e usualmente expele grande parte do líquido do coágulo dentro de 20 a 60 minutos. O líquido eliminado é chamado soro porque todo o fibrinogênio e a maioria dos outros fatores de coagulação foram removidos; dessa forma, o soro difere do plasma. O soro não pode coagular por não conter esses fatores. As plaquetas são necessárias para a retração do coágulo. Assim, falha na retração do coágulo indica que o número de plaquetas no sangue circulante deve estar baixo. Micrografias eletrônicas das plaquetas nos coágulos sanguíneos demonstram que elas se prendem às fibras de fibrinas de tal modo que, na verdade, elas ligam fibras diferentes. Ainda mais, as plaquetas retidas no coágulo continuam a liberar substâncias pró-coagulantes, sendo uma das mais importantes o fator estabilizador da fibrina que cria mais ligações cruzadas entre as fibras de fibrina adjacentes. Além disso, as próprias plaquetas contribuem diretamente para a contração do coágulo pela ativação da trombostenina da actina e da miosina plaquetárias, que são proteínas contráteis causadoras de forte contração das espículas plaquetárias presas à fibrina. Esse efeito também auxilia a compressão da malha de fibrina até volume menor. A contração é ativada e acelerada pela trombina e pelos íons cálcio, liberados dos reservatórios de cálcio nas mitocôndrias, no retículo endoplasmático, e no complexo de Golgi das plaquetas. Com a retração do coágulo, as bordas da abertura do vaso 17 sanguíneo são tracionadas, contribuindo ainda mais para a hemostasia (GUYTON, 2011). Feedback Positivo de Formação do Coágulo Assim que o coágulo sanguíneo começa a se formar, ele normalmente se estende, em questão de minutos, para o sangue ao seu redor. Ou seja, o coágulo por si só desencadeia círculo vicioso (feedback positivo) para promover mais coagulação. Uma das causas mais importantes desse feedback positivo é o fato da ação proteolítica da trombina permitir que ela atue sobre vários dos outros fatores da coagulação além do fibrinogênio. Por exemplo, a trombina tem efeito proteolítico direto sobre a própria protrombina, tendendo a convertê-la em mais trombina, e isso atua sobre alguns dos fatores da coagulação responsáveis pela formação do ativador da protrombina. (Esses efeitos, discutidos nos parágrafos a seguir, incluem a aceleração das ações dos Fatores VIII, IX, X, XI e XII e a agregação plaquetárias.) Assim que quantidade crítica de trombina é formada, o feedback positivo se desenvolve, causando coagulação sanguínea ainda maior e maior formação de trombina; consequentemente, o coágulo sanguíneo continua a crescer até que o vazamento de sangue seja interrompido (GUYTON, 2011). 4.1 Desencadeamento da Coagulação: Formação do Ativador da Protrombina Agora que discutimos o processo de coagulação propriamente dito, devemos nos concentrar nos mecanismos mais complexos que iniciam a coagulação. Esses mecanismos são desencadeados por segundo Guyton (2011): trauma da parede vascular e dos tecidos adjacentes; trauma ao sangue; contato do sangue com as células endoteliais lesionadas ou com colágeno e outros elementos teciduais por fora do vaso sanguíneo. Cada um desses casos leva à formação do ativador da protrombina, que por sua vez provoca a conversão da protrombina em trombina e todas as etapas 18 subsequentes da coagulação. Considera-se, em geral, que o ativador da protrombina seja formado por duas vias, mas na realidade essas duas vias interagem constantemente entre si segundo (GUYTON, 2011): pela via extrínseca que começa com o trauma da parede vascular e dos tecidos vizinhos; pela via intrínseca que começa no próprio sangue. Tanto na via extrínseca como na via intrínseca, série de diferentes proteínas plasmáticas, chamadas fatores da coagulação sanguínea, tem papel primordial. Em sua maioria, esses fatores são formas inativas de enzimas proteolíticas. Quando convertidas a suas formas ativas, suas ações enzimáticas causam as sucessivas reações em cascata do processo da coagulação. Grande parte dos fatores da coagulação, enumerados na, é designada por algarismos romanos. Para indicar a forma ativada do fator, uma letra minúscula “a” é acrescentada ao algarismo romano, como o Fator VHI a, para indicar o estado ativado do Fator VIII (GUYTON, 2011). Via extrínseca para o Desencadeamento da Coagulação A via extrínseca para o desencadeamento da formação do ativador da protrombina começa com o trauma da parede vascular ou com o trauma dos tecidos extravasculares que entram em contato com o sangue. Isso leva às seguintes etapas segundo Guyton (2011): Liberação do fator tecidual. O tecido traumatizado libera complexo de diversos fatores, chamado fator tecidual ou tromboplastina tecidual. Esse fator é com posto, de modo especial, por fosfolipídios das membranas dos tecidos mais complexo lipoproteico que atua principalmente como enzima proteolítica. Ativação do Fator X — papel do Fator VII e do fator tecidual. O complexo lipoproteico do fator tecidual se combina com o Fator VII da coagulação sanguínea e, em presença de íons cálcio, atua enzimaticamente sobre o Fator X para formar o Fator X ativado (Xa). Efeito do Fator X ativado (Xa) para formar o ativador da protrombina — o papel do Fator V. O Fator X ativado se combina imediatamente com os 19 fosfolipídios teciduais que fazem parte dos fatores teciduais, ou com fosfolipídios adicionais, liberados pelas plaquetas, além de com o Fator V, para formar o complexo chamado ativador da protrombina. Em alguns segundos, em presença de íons cálcio (Ca++), essa combinação cliva a protrombina para formar a trombina, e o processo de coagulação prossegue do modo já explicado. De início, o Fator V no complexo ativador da protrombina está inativo, mas assim que o processo de coagulação se inicia e a trombina começa a se formar a ação proteolítica da trombina ativa o Fator V, que, por sua vez, passa a ser potente acelerador adicional da ativação da protrombina. Consequentemente, no complexo ativador da protrombina final, o Fator X ativado éa verdadeira protease causadora da clivagem da protrombina para a formação da trombina: o Fator V ativado acelera enormemente essa atividade de protease, e os fosfolipídios das plaquetas atuam como veículo que acelera ainda mais o processo. Note especialmente que o efeito de feedback positivo da trombina, atuando sobre o Fator V, acelera todo o processo depois de seu desencadeamento (GUYTON, 2011). Fonte: GUYTON, 2011. 20 Via Intrínseca para o Desencadeamento da Coagulação O segundo mecanismo para o desencadeamento da formação do ativador da protrombina e, portanto, para o início da coagulação, começa com o trauma ao próprio sangue ou a exposição do sangue ao colágeno da parede vascular traumatizada. A seguir, o processo continua por série de reações em cascata segundo Guyton (2011): O trauma sanguíneo causa (1) ativação do Fator XII e (2) liberação dos fosfolipídios das plaquetas. O trauma ao sangue ou a exposição do sangue ao colágeno da parede vascular altera dois importantes fatores de coagulação do sangue: o Fator XII e as plaquetas. Quando o Fator XII é afetado, tal como ao entrar em contato com o colágeno ou com superfície molhável, como o vidro, ele assume nova configuração molecular que o converte na enzima proteolítica chamada “Fator XII ativado”. Simultaneamente, o trauma sanguíneo também lesa as plaquetas, devido à sua aderência ao colágeno ou à superfície molhável (ou por outros tipos de lesão), causando a liberação de fosfolipídios plaquetários que contêm a lipoproteína chamada fator plaquetário 3 que também tem participação nas reações de coagulação subsequentes. Ativação do Fator XI. O Fator XII ativado atua enzimaticamente sobre o Fator XI ativando-o também, sendo essa a segunda etapa da via intrínseca. Essa reação também necessita do cininogênio de alto peso molecular — APM — (HIGH-MOLECULAR-WEIGHT [HMW]) e é acelerada pela pré-calicreína. Ativação do Fator IX pelo Fator XI ativado. O Fator XI ativado então atua enzimaticamente sobre o Fator IX para provocar sua ativação. Ativação do Fator X — o papel do Fator VIII. O Fator IX, atuando em conjunto com o Fator VIII ativado e com os fosfolipídios plaquetários e com o fator 3 das plaquetas traumatizadas, ativa o Fator X. É claro que na falta do Fator VIII ou das plaquetas essa etapa é deficiente. O Fator VIII é o fator ausente na pessoa com hemofilia clássica, motivo pelo qual ele é chamado de fator anti-hemofílico. As plaquetas constituem o fator ausente da coagulação na doença hemorrágica chamada trombocitopenia. Ação do Fator X ativado na formação do ativador da protrombina — o papel do Fator V. 21 Essa etapa, na via intrínseca, é a mesma etapa final da via extrínseca. Ou seja, o Fator X ativado se combina com o Fator V e com as plaquetas ou com fosfolipídios teciduais para formar o complexo ativador da protrombina. O ativador da protrombina por sua vez desencadeia, em questão de segundos, a clivagem da protrombina para formar trombina, iniciando a etapa final do processo da coagulação descrito antes. Via intrínseca para o desencadeamento da coagulação sanguínea. Fonte: GUYTON, 2011. 22 5 FISIOLOGIA MUSCULAR Fonte: dancaemetafisica.com O sistema muscular é constituído de grande diversidade de músculos distribuídos ao longo do corpo, apresentando tamanhos, formas e funções diversas. Os músculos configuram-se como tecidos constituídos de fibras e células. As fibras musculares desempenham diversas funções como: sustentação, locomoção, controle de temperatura e rigidez estrutural ao corpo. A dinâmica de movimento envolve os movimentos motores voluntários e visíveis, mas também movimentos involuntários internos que ocorrem nos órgãos viscerais. A fisiologia da contração muscular explica os fatores físicos e químicos responsáveis pela origem, desenvolvimento e continuação de qualquer tipo de vida (TEIXEIRA, 2021). De acordo com o autor, a fisiologia humana, explica as características e mecanismos específicos do corpo humano, que o fazem ser um ser vivo. Portanto, os processos de locomoção, respiração, controle térmico e a sustentação corpórea dependem em caráter direto da fisiologia da contração muscular. Tais processos possuem mecanismos distintos e isso é determinado pela diferença anatomo- fisiológica dos músculos. Os músculos esqueléticos, por exemplo, são compostos de fibras musculares que são organizadas em feixes, chamados de fascículos. Os 23 miofilamentos compreendem as miofibrilas, que por sua vez são agrupadas juntas para formar as fibras musculares. Cada fibra possui uma cobertura ou membrana, o sarcolema, e é composta de uma substância semelhante a gelatina, sarcoplasma. Centenas de miofibrilas contráteis e outras estruturas importantes, tais como as mitocôndrias e o retículo sarcoplasmático, estão inclusas no sarcoplasma. A miofibrila contrátil é composta de unidades, e cada unidade é denominada um sarcômero. Cada miofibrila, contém muitos miofilamentos. Os miofilamentos são fios finos de duas moléculas de proteínas, actina (filamentos finos) e miosina (filamentos grossos) (TEIXEIRA, 2021). Segundo o autor, os músculos podem ser classificados como estriados e Lisos. Os Estriados se dividem em esqueléticos e cardíacos, já os lisos são basicamente encontrados nos órgãos viscerais. Os músculos esqueléticos possuem contração voluntária, quanto os músculos lisos e cardíacos possuem contração involuntária. FONTE: TEIXEIRA, 2021. 24 Tabela descritiva dos tipos de músculo, tipos de contração, classificação histológica e localização. FONTE: TEIXEIRA, 2021. 5.1 Processo de contração muscular Organização do músculo esquelético do nível macroscópio ao molecular. As letras na imagem abaixo, F, G, H e / são cortes transversais nos níveis indicados. 25 Fonte: GUYTON, 2017. 26 O mecanismo de contração muscular é dividido em fase neuronal e fase motora. A fase neuronal é compreendida pela participação do cérebro, neurônios, medula espinhal e nervos. Esta fase permite a transmissão de Neurotransmissores (acetilcolina) do Sistema Nervoso Central para placa motora. Portanto, ocorre as seguintes etapas segundo Teixeira (2021): Transmissão de acetilcolina entre neurônios Liberação de acetilcolina na fenda sináptica. Ligação entre acetilcolina e receptores Ocorre despolarização. Liberação de Cálcio pelo retículo sarcoplasmático. A fase motora é responsável pela execução da contração muscular e suas etapas são as seguintes: Cálcio se liga à troponina e desloca a molécula O deslocamento da troponina permite a libração dos sítios de ligação. Ocorre o deslizamento das fibras (actina e miosina). Fica notório a aproximação das fibras presentes nos Sarcômeros Ocorre gasto de ATP (TEIXEIRA, 2021). 27 Mecanismo da contração muscular fase motora. FONTE: TEIXEIRA, 2021. 5.2 Metabolismo energético da contração muscular O processo metabólico de realização da contração muscular é dependente da oferta de ATP que não se trata de uma energia armazenada. Portanto, quando ocorre intenso processo de contração muscular e por consequência um grande gasto de ATP, torna-se necessário uma fonte alternativa de energia é necessária para manter o processo de contração. A alternativa utilizada para sustentação do movimento é a utilização da fosfocreatina. A fosfocreatina é um composto orgânico que proporciona uma fonte rápida de energia para a contração das fibras musculares quando o ATP não é suficiente. Tal substância também pode ser encontrada no cérebro e proporciona uma importante fonte energética para os neurónios. A potênciado ATP provém das suas três ligações de fosfato com uma molécula de adenosina. O ATP é produzido através da adição de uma ligação de fosfato ao ADP (adenosina difosfato). Em condições ideais os músculos devem estar saturados de fosfocreatina, e assim, o ATP será sintetizado mais rapidamente, permitindo uma resposta mais rápida e explosiva a nível da contração muscular. Tal função ocorre através da doação de fosfato para ADP, formando assim ATP (TEIXEIRA, 2021). 5.3 Tipos de fibras musculares As características das fibras também são fatores importantes para avaliar o perfil de contração. As fibras vermelhas (classificada como Tipo I) possuem contrações lentas de grande resistência e as fibras brancas (Tipo II) possuem contrações rápidas, porém de curta duração. A classificação das fibras foi feita por pesquisadores através das suas características contráteis e metabólicas (TEIXEIRA, 2021). 28 De acordo com o autor, ambas as fibras vermelhas e brancas estão presentes em todos os grupos musculares do organismo, no entanto, há o predomínio de um tipo sobre o outro dependendo do músculo e de fatores genéticos. Diante da prática de exercícios físicos, por exemplo, ambos os tipos de fibra contribuem para a execução do movimento, o que difere é o número de unidades motoras (junção de inúmeras fibras musculares) de cada tipo que serão eventualmente mais acionadas. Algumas situações durante um determinado exercício podem caracterizar a necessidade da atuação cada tipo de fibra, como por exemplo, exercícios de explosão (arrancadas, saltos, pulos, e etc.) as fibras rápidas (tipo II) é que serão enfatizadas pela musculatura envolvida no movimento. Todavia, durante as mesmas atividades supracitadas, as fibras tipo I ficaram inativas nesse momento. Homens, mulheres e crianças possuem 45% a 55% de fibras de contração lenta nos músculos de membros inferiores e superiores. Não há diferenças sexuais, porém, a distribuição das fibras varia de indivíduo para indivíduo (TEIXEIRA, 2021). 6 INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR Fonte: tuasaude.com A principal função do sistema circulatório é transportar nutrientes, sais minerais, gases e metabólitos através da circulação do sangue por todo o corpo. A circulação é 29 realizada através do bombeamento de sangue executado pelo coração, um órgão protagonista deste sistema. Após o bombeamento, inicia-se a distribuição do sangue que ocorre através dos vasos sanguíneos como artérias, arteríolas, veias, capilares e vênulas que compõem as vias de circulação (TEIXEIRA, 2021). O coração é composto por três tipos principais de músculo: o músculo atrial, o músculo ventricular e as fibras especializadas excitatórias e condutoras. Os tipos atrial e ventricular de músculo contraem-se quase como os músculos esqueléticos, mas com duração muito maior da contração. As fibras excitatórias e de condução, no entanto só se contraem fracamente por conterem poucas fibras contráteis, mas apresentam descargas elétricas rítmicas automáticas, na forma de potenciais de ação, ou fazem a condução desses potenciais de ação pelo coração, representando sistema excitatório que controla os batimentos rítmicos (GUYTON, 2017). O coração humano como descrito anteriormente é o principal órgão do sistema cardiovascular, está localizado na parte central da caixa torácica, pouco inclinado para a esquerda e constituído de uma câmara oca com quatro cavidades: dois átrios e dois ventrículos. O órgão apresenta um formato de cone invertido com o ápice voltado para baixo e apresenta a dimensão aproximada de uma mão fechada, em geral estima-se que possa ter massa entre 250 a 300 g (TEIXEIRA, 2021). Segundo o autor, as cavidades cardíacas possuem papel fundamental na dinâmica de contrações cardíacas denominadas como sístole e no relaxamento do coração, denominado diástole. Portanto, o átrio direito comunica-se com o ventrículo direito e o átrio esquerdo comunica-se com o ventrículo esquerdo. Entre os átrios e os ventrículos existem válvulas que regulam o fluxo do sangue e impedem seu refluxo, ou seja, o retorno do sangue dos ventrículos para os átrios. São as chamadas válvulas atrioventricular direita e a válvula atrioventricular esquerda. Por muito tempo, as válvulas atrioventriculares eram denominadas tricúspide (direita) e bicúspide ou mitral (esquerda). 30 Estrutura do coração e fluxo do sangue pelas câmaras e valvas cardíacas Fonte: GUYTON, 2017. 6.1 Circulação sistêmica e circulação pulmonar O sistema circulatório é dividido em 2 processos a Circulação pulmonar ou pequena circulação e a circulação sistêmica ou grande circulação. A grande circulação é responsável por transportar elementos essenciais como glicose, oxigênio, hormônios para os tecidos e todas as células. Já a circulação pulmonar tem como principal função realizar a hematose (trocas gasosas, captação de O2 e saída de CO2) (TEIXEIRA, 2021). Segundo Teixeira (2021) a circulação sistêmica depende do bom funcionamento cardíaco, o coração é uma bomba contrátil que propulsiona sangue arterial (rico em O2) para todas as células e recebe sangue venoso (rico em CO2) através da rede venosa. O mecanismo de funcionamento da circulação sistêmica inicia pela sístole (contração cardíaca) do ventrículo esquerdo que bombeia sangue arterial para as artérias, posteriormente arteríolas e aos capilares. Os capilares são as estruturas que permitem dispensar às células o oxigênio e receber das mesmas o gás carbônico, constituindo assim, o sangue venoso. Após a troca de nutrientes e 31 metabólitos agora o sangue venoso retorna pelas vênulas, veias e chega ao coração através da diástole átrio direito. É importante ressaltar que em via de regra quando ocorre uma sístole atrial, obrigatoriamente ocorre uma diástole ventricular, e vice- versa. A circulação pulmonar é responsável pelas trocas gasosas e depende da relação entre coração e pulmões. O mecanismo da circulação pulmonar inicia pela sístole do ventrículo direito que bombeia sangue venoso para os pulmões, logo em seguida ocorre a hematose e o retorno do sangue agora arterial destina-se ao átrio esquerdo que encontra-se em diástole. O sangue arterial após passagem do átrio esquerdo para o ventrículo esquerdo configura como o fim da circulação pulmonar e estabelece o início da grande circulação. 6.2 O ciclo cardíaco: potencial elétrico e frequência cardíaca O ciclo cardíaco é caracterizado pelos eventos relacionados ao fluxo e pressão sanguínea que ocorrem desde o início de um batimento cardíaco até o próximo batimento. A frequência cardíaca e o potencial elétrico que determina os batimentos cardíacos é em dois períodos: o de relaxamento, chamado diástole, quando o coração se distende ao receber o sangue, e o de contração, denominado sístole, quando ele ejeta o sangue. Portanto, o ciclo cardíaco é iniciado pela produção espontânea de um potencial de ação no Nodo Sinoatrial (NSA), originado pelas células marcapasso (TEIXEIRA, 2021). De acordo com o autor, os impulsos elétricos produzidos são difundidos inicialmente pelo miocárdio atrial e, posteriormente, estimulam os ventrículos através do feixe atrioventricular, este por sua vez, reduz a velocidade de condução dos impulsos o que provoca um atraso na transmissão. O atraso na transmissão dos impulsos elétricos é fundamental para garantir que os átrios possam contrair antes dos ventrículos, o que permite o caráter ritmado e frequente da bomba cardíaca. Potencial elétrico: sístole e diástole 32 O processo de sístole é proveniente de estímulo, ou seja, depende de despolarização, o processo de diástole trata-se do relaxamento muscular que pode ser caracterizado tanto pelo Potencial de repouso (quando ainda não recebeu o estímulo) quanto a repolarização (cessar doestímulo) (TEIXEIRA, 2021). Potencial elétrico: eletrocardiograma O eletrocardiograma, ou ECG, é um exame feito para avaliar a atividade elétrica do coração, observando, assim, o ritmo, a quantidade e a velocidade dos batimentos. As atividades elétricas do coração são demonstradas no ECG através de 6 ondas: P, Q, R, S, T, U, a variação do perfil destas ondas pode indicar o surgimento de alguma patologia. Por isso, o ECG é considerado padrão ouro para o diagnóstico não invasivo das arritmias (alterações na frequência cardíaca) e distúrbios de condução (anormalidades no trajeto dos impulsos elétricos), além de ser muito importante nos quadros de isquemia (redução do fluxo sanguíneo que irriga o miocárdio, prejudicando a nutrição e oxigenação das células). O traçado do eletrocardiograma é composto basicamente por 5 elementos: onda P, intervalo PR, complexo QRS, segmento ST e onda T. A saber: A onda P é o traçado que corresponde à despolarização dos átrios (contração dos átrios). As ondas QRS representam a despolarização ventricular, que ocorre em 3 fases: despolarização septal (onda Q), despolarização das paredes ventriculares (onda R) e despolarização das regiões atrioventriculares (onda S). A onda T representa a repolarização ventricular (TEIXEIRA, 2021). 33 Fonte: GUYTON, 2017. 6.3 Alterações cardiovasculares: hipertensão arterial sistêmica O sistema cardiovascular pode sofrer variações de acordo com determinados estímulos e caso haja intercorrências que alterem a homeostase isso pode gerar processos patológicos. Além das cardiopatias, uma das patologias mais importantes que influenciam o sistema cardiovascular é a hipertensão arterial sistêmica (HAS). A HAS é uma doença crônica, multifatorial que acomete cerca de 40% da população idosa e pode gerar diversas complicações. Estabelece-se que os valores normais de pressão são 120 (PS) x 80 (PD) mmHg-dl de sangue. Valores pressóricos iguais ou acima de 140 x 90 mmHg-dl considera-se o indivíduo hipertenso. Fatores como alto consumo de sódio, estresse, consumo de álcool, tabagismo, obesidade, sedentarismo, idade, diabetes e etc, são contribuintes para o desenvolvimento de Hipertensão (TEIXEIRA, 2021). Ainda segundo o autor, a HAS por se tratar de uma doença multifatorial é influenciada por 3 mecanismos básicos: cardíaco, vascular e renal. Algumas cardiopatias como taquicardia e arritmias são fatores que alteram a frequência cardíaca, alterando assim o débito cardíaco e consequentemente a pressão arterial (P.A). Os processos de vasoconstrição e o aumento da resistência vascular periférica também contribuem para o aumento da P.A. O aumento da resistência vascular 34 periférica pode ser regulado pelas pressões hidrostática (P.H) (influenciada pela volemia), e Pressões Oncótica (P.O.) e Intersticial (P.I.) (pressão da parede dos vasos), portanto, quando a pressão hidrostática é maior que a soma de pressão oncótica e intersticial (PH>PO+PI) os valores pressóricos aumentam. Imagem ilustrativa das forças de pressão exercida nos vasos. FONTE: TEIXEIRA, 2021. O sistema renina-angiotensina-aldosterona regula funções essenciais do organismo, como a manutenção da pressão arterial, balanço hídrico e de sódio. O principal objetivo deste mecanismo é responder a uma possível instabilidade hemodinâmica e evitar a redução na perfusão tecidual sistêmica. O sistema renal também apresenta fatores importantes para a regulação da P.A. O sistema renina- angiotensina é um sistema hipertensor, onde a renina participa da conversão de Angiotensinogênio e outros eventos consequentes (vide capítulo V) estimulam o aumento da produção de aldosterona (ADH) um hormônio antidiurético, que por sua vez, inibe a Diurese, aumentando e volemia e por consequência a P.A (TEIXEIRA, 2021). 35 O Ciclo Cardíaco O conjunto dos eventos cardíacos que ocorre entre o início de um batimento e o início do próximo é denominado ciclo cardíaco. Esse nodo está situado na parede lateral superior do átrio direito, próximo da abertura da veia cava superior, e o potencial de ação se difunde desse ponto rapidamente por ambos os átrios e, depois, por meio do feixe A-V para os ventrículos. Em virtude dessa disposição especial do sistema de condução, ocorre retardo de mais de 0,1 segundo na passagem do impulso cardíaco dos átrios para os ventrículos. Isso permite que os átrios se contraiam antes dos ventrículos, bombeando assim sangue para o interior dos ventrículos antes do começo da forte contração ventricular. Assim, os átrios agem como bomba de escova para os ventrículos; e os ventrículos por sua vez fornecem a fonte principal de força para propelir o sangue pelo sistema vascular do corpo (GUYTON, 2011). Diástole e Sístole O ciclo cardíaco consiste no período de relaxamento, chamado diástole, durante o qual o coração se enche de sangue, seguido pelo período de contração, chamado sístole. A duração total do ciclo cardíaco, incluindo a sístole e diástole, é a recíproca da frequência cardíaca. Por exemplo, se a frequência cardíaca é de 72 batimentos/min, a duração do ciclo cardíaco é de 1/72 batimentos/min — aproximadamente 0,0139 minuto por batimento, ou 0,833 segundo por batimento (GUYTON, 2011). De acordo com o autor, as três curvas superiores mostram as variações da pressão na aorta no ventrículo esquerdo e no átrio esquerdo, respectivamente. A quarta curva representa as variações do volume ventricular esquerdo; a quinta, o eletrocardiograma; e a sexta, um fonocardiograma, que é o registro dos sons produzidos pelo coração — principalmente pelas válvulas cardíacas — durante o bombeamento. É especialmente importante que o leitor estude bem os detalhes dessa figura e entenda as causas de todos os eventos ilustrados. 36 Fonte: GUYTON, 2017. Efeito da Frequência Cardíaca na Duração do Ciclo Cardíaco. Quando a frequência cardíaca aumenta, a duração de cada ciclo cardíaco diminui, incluindo as fases de contração e relaxamento. A duração do potencial de ação e o período de contração (sístole) também diminui, mas não por percentual tão alto quanto na fase de relaxamento (diástole) (GUYTON, 2011). Na frequência cardíaca normal de 72 batimentos/min, a sístole abrange aproximadamente 0,4 de todo o ciclo cardíaco. Quando a frequência cardíaca é três vezes maior que a normal, a sístole é aproximadamente 0,65 do ciclo cardíaco inteiro. Isso significa que o coração, em frequência muito rápida, não permanece relaxado tempo suficiente para permitir o enchimento completo das câmaras cardíacas antes da próxima contração. Eventos do ciclo cardíaco para o funcionamento do ventrículo esquerdo, mostrando as variações na pressão do átrio esquerdo, na pressão do ventrículo esquerdo, na pressão da aorta, no volume ventricular, no eletrocardiograma e no fonocardiograma (GUYTON, 2011). 37 7 FISIOLOGIA RENAL O sistema renal tem como função filtrar o sangue que chega bombeado pelo coração, regulando o volume intravascular. A estrutura renal é constituída de dois rins, dois ureteres, bexiga e uretra. O sangue chega ao rim pela artéria renal e no interior de cada rim, essa artéria se ramifica em numerosas arteríolas aferentes presentes na região do córtex (TEIXEIRA, 2021). Os rins recebem 20 a 25% do débito cardíaco total, significando que todo o sangue do organismo circula através dos rins aproximadamente 12 vezes por hora. A artéria renal origina-se da aorta abdominal, que se divide em vasos cada vez menores, formando as arteríolas aferentes ramificando-se em glomérulo. O glomérulo renal recebe o plasma sanguíneo. Uma fração do plasma continua no sangue e sai pela arteríola eferente e outra parte é filtrada no glomérulo, levando à produção da urina. A depuração renal é um fenômeno em que a fraçãofiltrada do plasma é transformada em filtrado glomerular e depois em urina (TEIXEIRA, 2021). FONTE: TEIXEIRA, 2021. 38 A Fisiologia renal é o estudo da fisiologia dos rins. A unidade funcional do rim é o néfron. O sangue da arteríola aferente entra no glomérulo, onde parte é filtrado e parte sai do glomérulo pela arteríola eferente. O ultrafiltrado glomerular passa pelos túbulos do néfron, onde ocorre seu processamento através de reabsorção e secreção. O produto do ultrafiltrado sanguíneo é o que conhecemos como urina, um composto concentrado em metabólitos e água. O sistema renal tem como principais funções segundo Teixeira (2021): A eliminação de metabólitos como: ureia, creatinina, ácido úrico, toxinas e fármacos. O controle hídrico através da diurese (controle da volemia), e controle intra e extracelular; No processo de regulação através da produção de hormônios e no controle ácidobásico do sangue. A composição da urina difere da do fluido extracelular em vários aspectos. Em um indivíduo normal, embora a composição e o volume do fluido extracelular se mantenham dentro de estreitos limites, a quantidade de solutos e água da urina é bastante variável e depende da ingestão dessas substâncias. Um indivíduo normal excreta mais sódio na urina quando sua dieta é mais elevada em sal do que quando esta 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 água que de restrição a mesma. Essas relações indicam que não existem valores normais absolutos para a excreção urinaria de água e solutos, havendo uma gama de variações que reflete a ingestão diária (TEIXEIRA, 2021). Em condições normais a Urina apresenta as seguintes substâncias segundo Teixeira (2021): água como maior componente (95%), ácido úrico, bicarbonato, creatinina, íons de potássio, íons de sódio, íons de cloro e uréia (sendo o maior componente presente na urina). A condição homeostásica da formação de urina prevê altas concentrações de uréia e creatinina e baixas concentrações no sangue. O aspecto da urinário é de suma importância para uma precisa avaliação da função renal. Pode-se destacar os 39 seguintes aspectos apresentados e os diversos enquadramentos clínicos associados segundo Teixeira (2021): - Urina bem clara: pode indicar excesso de água. A ingestão exagerada de líquidos pode sobrecarregar os rins e provocar a perda de sais. - Amarelo claro: essa é a cor ideal. - Amarelo escuro: pode ser considerado normal, mas é um sinal de que é necessário beber mais água. - Âmbar ou mel: esse é um sinal de desidratação. - Laranja: pode ser falta de água ou reflexo de pigmentos da comida. Se a cor persistir, pode ser que haja algum problema na vesícula ou no fígado. - Espuma ou efervescente: com frequência, pode indicar o excesso de proteína ou a existência de algum problema renal. - Rosa ou avermelhada: se for persistente, pode ser um sinal de problemas no fígado, rim, próstata, infecção ou até mesmo um tumor. - Acastanhada: indica desidratação grave ou problemas no fígado. - Azulada ou esverdeada: pode ser provocada por pigmentos na comida, uso de medicamentos ou ainda uma infecção bacteriana. A Creatinina e ureia são duas substâncias presentes na corrente sanguínea, que podem ser dosadas através de exames de sangue quando se pretende fazer uma avaliação da função dos rins. Quando os rins do paciente começam a funcionar de forma inadequada e a sua capacidade de filtrar o sangue fica afetada, as concentrações de ureia e creatinina no sangue tendem a ser elevar. Quanto mais alta for a creatinina sanguínea, mais grave é a insuficiência renal. Portanto, uma forma interessante de verificarmos o bom funcionamento renal é através da concentrações de uréia e creatinina no sangue e na urina. O bom funcionamento renal, prevê altas concentrações de uréia e cretinina na urina e baixas concentrações da mesma no sangue (TEIXEIRA, 2021). 40 7.1 Etapas da excreção renal A formação do volume urinário é dependente de um conjunto de processos que resultam no produto denominado urina. Este produto é resultante da relação entre as taxas com que as diferentes substâncias são excretadas. Portanto, pode-se determinar a taxa de excreção urinária através da relação matemática: TE= TF – TR+TS. * TE (taxa de excreção urinária); TF (taxa de filtração); TR (taxa de reabsorção); TS (taxa de secreção) (TEIXEIRA, 2021). Corte de um rim humano mostrando os vasos principais que suprem com fluxo sanguíneo o rim e esquema da microcirculação de cada néfron. Fonte: GUYTON, 2017. Segundo o autor, a filtração renal é a primeira etapa, que ocorre quando o sangue passa pelo rim, mais especificamente no glomérulo. A diferença de pressão, faz com que as substâncias saiam dos vasos do glomérulo e passem para a cápsula 41 de Bowman, formando o filtrado glomerular. Esse processo não é seletivo, passando todas as moléculas e substâncias pequenas e ficando retidas as macromoléculas. A formação da urina começa quando uma grande quantidade de líquido praticamente sem proteínas é filtrado dos capilares glomerulares para o interior da capsula de Bowman. Portanto, praticamente a totalidade de substâncias presentes no plasma, exceto as proteínas são livremente filtradas, de forma que a concentração dessas substâncias no filtrado glomerular da cápsula de Bowman é a mesma do plasma. Conforme o líquido filtrado sai da cápsula de Bowman e flui nos túbulos, ele é modificado pela reabsorção de água e solutos específicos de volta para os capilares peritubulares ou pela secreção de outras substâncias dos capilares peritubulares para os túbulos (TEIXEIRA, 2021). 7.2 Reabsorção e secreção Fonte: GUYTON, 2017. O papel da reabsorção é de recuperar as moléculas que foram filtradas, mas são essenciais ao organismo e devem retornar para a circulação. Esse processo acontece, principalmente, no túbulo proximal do néfron. São exemplos dessas moléculas: aminoácidos, glicose, ureia, sódio e água. Uma situação importante se 42 refere à reabsorção da glicose. Quando a glicose começa a aparecer na urina significa que o limiar de reabsorção foi atingido, que no caso da glicemia é de 160-180 mg/dL. Do mesmo modo que existem moléculas que devem retornar à circulação, existem as que precisam ser eliminadas, mas não são filtradas. O papel da secreção é remover essas moléculas. A remoção de íons hidrogênio, potássio e amônia estão entre os processos de secreção mais importantes. Medicamentos e macromoléculas também são secretados (TEIXEIRA, 2021). 7.3 Excreção Depois desses três processos, citados anteriormente, a urina está formada e pronta para ser eliminada, sendo primeiramente armazenada na bexiga. A excreção ocorre quando a urina é eliminada do corpo, através da micção. A ingestão regular de líquidos é de suma importância para a manutenção da função renal. O consumo de água estimula a função renal, favorece as diureses e contribui para a diluição das frações sólidas presentes na urina (TEIXEIRA, 2021). 7.4 Sistema renina-angiotensina O sistema renina-angiotensina, também identificado como sistema reninaangiotensina-aldosterona, é um conjunto de peptídeos, enzimas e receptores envolvidos em especial no controle do volume de líquido extracelular e na pressão arterial. O processo é composto por renina, angiotensinogênio, angiotensina I, angiotensina II, angiotensina III, enzima conversora de angiotensina (ECA), angiotensinases e aldosterona. A renina é liberada pelos rins, enquanto que a enzima conversora de angiotensina (ECA) é encontrada no endotélio vascular em vários órgãos (TEIXEIRA, 2021). De acordo com o autor, uma vez ativada a cascata, surgem a angiotensinaI (AI) e a angiotensina II (AII), que circulam pelo sangue e se ligam em receptores específicos ATI e ATII, regulando funções em órgãosalvos e principalmente pela inibição da diurese com atuação da aldosterona. Através desse sistema o organismos 43 pode promover retenção hídrica, aumento da volemia e aumento da pressão arterial. Em alguns casos, como perda excessiva de sague, choque hipovolêmico e queda súbita de pressão arterial podem ser revertidos com a intervenção do Sistema Renina- Angiotensina (TEIXEIRA, 2021). FONTE: TEIXEIRA, 2021. 7.5 Controle de pH sanguíneo O controle do pH sanguíneo é regulado por diversos fatores como a função respiratória e também pela função renal. O pH sanguíneo tende a neutralidade é normalmente encontra-se aproximadamente em 6,5 porém, algumas situações podem alterar o pH sanguíneo para quadros de Alcalose (pH básico) e Acidose (pH ácido) sanguínea. No intuito de regular o pH do sangue em estado de Alcalose, o rins excretam HCO3 (bicarbonato) e retém H+ hidrogênio, em condições de Acidose, o processo é inverso ocorrendo eliminação de H+ e retenção de HCO3 (TEIXEIRA, 2021). 44 7.6 Clearance renal O clearance é o volume de plasma a partir do qual uma determinada substância pode ser totalmente depurada (eliminada) na urina em uma determinada unidade de tempo. Esse processo depende da concentração sérica, da taxa de filtração glomerular e do fluxo plasmático renal. O clearence renal, juntamente com as concentrações de uréia e creatinina são marcadores importantes para avaliar a função renal e indicar possíveis patologias como Insuficiência renal aguda (IRA) e Insuficiência renal crônica (IRC) (TEIXEIRA, 2021). 8 INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO Fonte: GUYTON, 2017. A fisiologia da respiração é um processo fundamental para a sobrevivência do organismo. Toda a produção e energia celular depende do processo de respiração através das mitocôndrias que por sua vez, necessita da eficiência respiratória para seu dinamismo. Os processos fisiológicos da respiração são diretamente associados à fisiologia cardiovascular, pois dentre os principais objetivos do sistema respiratório, elenca-se o transporte de oxigênio. A respiração possuir diversas outras funções além 45 de captar oxigênio e eliminar gás carbônico. Descrevemos como funções importantes da respiração: Realizar o processo de hematose (trocas gasosas), manter a homeostase do pH sanguíneo, proteção através da retirada de partículas sólidas, interfere no processo de vocalização (nariz entupido, fanho e etc) e no processo de termorregulação (TEIXEIRA, 2021). A respiração provê oxigênio aos tecidos e remove o dióxido de carbono. A fim de alcançar tais objetivos, a respiração pode ser dividida em quatro funções principais segundo Guyton (2017): ventilação pulmonar, que significa o influxo e o efluxo de ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares; difusão de oxigênio e dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue e nos líquidos corporais e suas trocas com as células de todos os tecidos do corpo; regulação da ventilação e outros aspectos da respiração. 8.1 Estruturas do sistema respiratório A divisão anatomo-fisiológica da respiração é composta por diversas estruturas segundo Teixeira (2021): cavidades nasais que permite a entrada do ar (filtrado e aquecido- muco e pelos) através da vascularização; faringe - leva o ar até a laringe; possui pregas vocais que emitem som (voz), a emissão do som é proveniente da junção da cavidade oral, dentes e cavidades nasais, além da epiglote que atuam como uma válvula para a traqueia no momento de deglutição. A traquéia é um canal cartilaginoso responsável por levar o ar até os brônquios. A estrutura é composta por anéis cartilaginosos, possui epitélio com cílios que participam do reflexo de tosse e produzir secreção catarral com a produção de muco. São funções da traqueia: filtrar, umedecer e aquecer o ar para conduzi-lo aos pulmões. A árvore brônquica é uma ramificação da traqueia composta por Brônquios, Bronquíolos 46 (ramificações dos brônquios) e os alvéolos composto pelos sacos alveolares (onde ocorre a hematose). FONTE: TEIXEIRA, 2021. A hematose é o nome dado à transformação do sangue venoso em sangue arterial que ocorre nos pulmões, através de uma troca de gases que ocorre devido à diferença de concentração de oxigênio e gás carbônico por um processo conhecido como difusão. A difusão é a passagem de substâncias de uma área onde estão em maior concentração para uma área em que estão em menor concentração (sangue arterial para venoso). Como nos alvéolos a concentração de oxigênio está maior, ele se difunde para o sangue que fica nos pulmões. E como no sangue que chegou nos pulmões a concentração de gás carbônico era maior, este se difunde dos capilares para os alvéolos. Essa transformação do sangue rico em gás carbônico em sangue rico em oxigênio é conhecida como hematose (TEIXEIRA, 2021). 47 Esquema representativo do processo de Hematose. FONTE: TEIXEIRA, 2021. 8.2 Mecânica da Ventilação Pulmonar Os pulmões podem ser expandidos e contraídos por duas maneiras: (1) por movimentos de subida e descida do diafragma para aumentar ou diminuir a cavidade torácica e (2) pela elevação e depressão das costelas para aumentar e diminuir o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica. A respiração tranquila normal é realizada quase inteiramente pelo primeiro método, isto é, pelos movimentos do diafragma. Durante a inspiração, a contração diafragmática puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Depois, durante a expiração, o diafragma simplesmente relaxa, e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e das estruturas abdominais comprime os pulmões e expele o ar (GUYTON, 2017). De acordo com o autor, durante a respiração vigorosa, no entanto, as forças elásticas não são poderosas o suficiente para produzir a rápida expiração necessária; assim, força extra é obtida, principalmente, pela contração da musculatura abdominal, que empurra o conteúdo abdominal para cima, contra a parte inferior do diafragma, comprimindo, dessa maneira, os pulmões. O segundo método para expansão dos pulmões é elevar a caixa torácica. Isso expande os pulmões porque, na posição de repouso natural, as costelas se inclinam para baixo, possibilitando, desta forma, que 48 o esterno recue em direção à coluna vertebral. Quando a caixa torácica é elevada, no entanto, as costelas se projetam quase diretamente para frente, fazendo com que o esterno também se mova anteriormente para longe da coluna, aumentando o diâmetro anteroposterior do tórax por cerca de 20% durante a inspiração máxima, em comparação com a expiração. Portanto, todos os músculos que elevam a caixa torácica são classificados como músculos da inspiração, e os que deprimem a caixa torácica são classificados como músculos da expiração. Os músculos mais importantes que elevam a caixa torácica são os intercostais externos, mas outros que auxiliam são (1) músculos esternocleidomastóideos, que elevam o esterno; (2) serráteis anteriores, que elevam muitas costelas; e (3) escalenos, que elevam as duas primeiras costelas. Os músculos que puxam a caixa torácica para baixo, durante a expiração, são principalmente o (1) reto abdominal, que exerce o efeito poderoso de puxar para baixo as costelas inferiores, ao mesmo tempo em que, em conjunto com outros músculos abdominais, também comprime o conteúdo abdominal para cima contra o diafragma e (2) os intercostais internos (GUYTON, 2017). Do lado esquerdo, segundo Guyton (2017) as costelas durante a expiração estão anguladas para baixo, e os intercostais externos estão alongadosanterior e inferiormente. Conforme eles se contraem, puxam as costelas superiores para frente com relação às inferiores, o que causa mecanismo de alavanca nas costelas, para as levantar, produzindo inspiração. Os intercostais internos funcionam exatamente de modo oposto, atuando como músculos expiratórios, porque se angulam entre as costelas, na direção contrária, e produzem a alavanca oposta. Contração e expansão da caixa torácica durante a expiração e a inspiração, mostrando a contração diafragmática, a função dos músculos intercostais e a elevação e a depressão da caixa torácica. 49 Fonte: GUYTON, 2017. 8.3 Pressões que Causam o Movimento do Ar para dentro e para fora dos Pulmões Os pulmões são estruturas elásticas que colapsam, como um balão, e expele todo o ar pela traqueia, toda vez que não existe força para mantê-lo inflado. Também não existem conexões entre os pulmões e as paredes da caixa torácica, exceto onde ele está suspenso no hilo a partir do mediastino, região situada no meio da caixa torácica. Em vez disso, o pulmão “flutua” na cavidade torácica, cercado por fina camada de líquido pleural que lubrifica o movimento dos pulmões dentro da cavidade. Além disso, a sucção contínua do excesso de líquido para os canais linfáticos mantém leve tração entre a superfície visceral da pleura pulmonar e a superfície parietal da pleura da cavidade torácica. Portanto, os pulmões são presos à parede torácica, como se estivessem colados; no entanto, eles estão bem lubrificados e podem deslizar livremente quando o tórax se expande e contrai (GUYTON, 2017). 8.4 Mecanismo de inspiração e expiração Os pulmões são as principais estruturas do sistema respiratório pois é através deste órgão que ocorrerá a hematose. A anatomia pulmonar não é simétrica, apresentando o pulmão esquerdo em menor tamanho com apenas 2 lobos e o pulmão 50 direto apresenta 3 lobos. São nos pulmões que ocorrem a Ventilação Pulmonar caracterizada pelos processos de inspiração e expiração. A inspiração, que promove a entrada de ar nos pulmões, dá-se pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com consequente redução da pressão interna (em relação à externa), forçando o ar a entrar nos pulmões (TEIXEIRA, 2021). A expiração, segundo o autor, promove a saída de ar dos pulmões, dá-se pelo relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma eleva-se e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, com consequente aumento da pressão interna, forçando o ar a sair dos pulmões. 8.5 O transporte de gases pelas células sanguíneas O transporte de gás oxigênio está a cargo da hemoglobina, proteína presente nas hemácias. Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 moléculas de gás oxigênio, formando a oxihemoglobina. Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido tissular, atingindo as células. A maior parte do gás carbônico (cerca de 75%) liberado pelas células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com a água, formando o ácido carbônico, que logo se dissocia e dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se para o plasma sanguíneo, onde ajudam a manter o pH do sangue. Cerca de 25% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboxihemoglobina. O restante dissolve-se no plasma (TEIXEIRA, 2021). Relação de diferentes valores de pressão entre O2 e CO2 e a dispensação dos gases pela corrente sanguínea às células. 51 FONTE: TEIXEIRA, 2021. 8.6 A concentração de gás carbônico e o controle de pH sanguíneo. Segundo Teixeira (2021), aumento da concentração de CO2 no sangue provoca aumento de íons H+ e o plasma tende ao pH ácido. Se a concentração de CO2 diminui, o pH do plasma sanguíneo tende a se tornar mais básico (ou alcalino). Em determinadas situações onde o pH está abaixo do normal (acidose), o centro respiratório através do BULBO é excitado, aumentando a frequência e a amplitude dos movimentos respiratórios. O aumento da ventilação pulmonar determina eliminação de maior quantidade de CO2, o que eleva o pH do plasma ao seu valor normal. Entretanto, ocorrem situações contrárias onde o pH do plasma apresentasse acima do normal (alcalose), o centro respiratório é deprimido, diminuindo a frequência e a amplitude dos movimentos respiratórios. Com a diminuição na ventilação pulmonar, há retenção de CO2 e maior produção de íons H+, o que determina queda no pH plasmático até seus valores normais. A ansiedade e os estados ansiosos promovem liberação de adrenalina que, frequentemente levam também à hiperventilação, algumas vezes de tal intensidade que o indivíduo torna seus líquidos orgânicos alcalóticos (básicos), eliminando grande quantidade de dióxido de carbono, precipitando, assim, contrações dos músculos de todo o corpo (TEIXEIRA, 2021). 52 9 FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO Fonte: todamateria.com O sistema nervoso é único, em relação à vasta complexidade dos processos cognitivos e das ações de controle que pode executar. Ele recebe, a cada minuto literalmente milhões de bits de informação provenientes de diferentes órgãos e nervos sensoriais e então os integra para determinar as respostas a serem executadas pelo corpo (GUYTON, 2017). 9.1 Plano Geral do Sistema Nervoso O sistema nervoso central contém mais de 100 bilhões de neurônios. A Figura abaixo mostra a estrutura de neurônio típico, encontrado no córtex motor cerebral. Sinais aferentes chegam a esse neurônio por meio de sinapses localizadas principalmente nos dendritos neuronais, além das que chegam também ao corpo celular (GUYTON, 2017). Para diferentes tipos de neurônios, podem existir desde algumas poucas centenas até cerca de 200.000 conexões sinápticas aferentes. Por sua vez, o sinal eferente desse mesmo neurônio trafega por axônio único. Esse axônio tem muitas ramificações distintas que se dirigem para outras regiões do sistema nervoso ou para 53 a periferia do corpo. Característica especial da maioria das sinapses é que o sinal normalmente se propaga apenas na direção anterógrada, do axônio de um neurônio precedente para os dendritos localizados nos neurônios seguintes. Esse fenômeno possibilita que o sinal trafegue na direção necessária para executar as funções nervosas requeridas (GUYTON, 2017). Divisão Sensorial do Sistema Nervoso — Os receptores sensoriais Muitas atividades do sistema nervoso se iniciam pelas experiências sensoriais que excitam os receptores sensoriais, sejam os receptores visuais nos olhos, os receptores auditivos nos ouvidos, os receptores táteis na superfície do corpo, ou receptores de outros tipos. Essas experiências sensoriais podem provocar reações cerebrais imediatas ou essas informações podem ser armazenadas no cérebro, sob a forma de memória, por minutos, semanas, ou anos, e determinar reações do organismo em data futura. A porção somática do sistema sensorial, que transmite informação sensorial vinda de receptores localizados em toda a superfície do corpo e de algumas estruturas profundas. Essa informação chega ao sistema nervoso central pelos nervos periféricos e é conduzida imediatamente para múltiplas áreas sensoriais localizadas segundo Guyton (2017): (1) em todos os níveis da medula espinhal; (2) na formação reticular do bulbo, da ponte e do mesencéfalo; (3) no cerebelo; (4) no tálamo; e (5) em áreas do córtex cerebral. Divisão Motora do Sistema Nervoso — Os Efetores O papel eventual mais importante do sistema nervoso é o de controlar as diversas atividades do corpo. Essa função é realizada pelo controle: (1) da contração dos músculos esqueléticos
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