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FISIOLOGIA HUMANA EAD DIRIGENTES EDIÇÃO: JULHO/2020 | PRESIDÊNCIA Prof. Dr. Clèmerson Merlin Clève | REITORIA Profa. Dra. Lilian Pereira Ferrari | DIRETORIA ACADÊMICA EAD Profa. Me. Daniela Ferreira Correa | DIRETORIA ACADÊMICA PRESENCIAL Profa. Me. Márcia Maria Coelho | DIRETORIA DE PESQUISA E EXTENSÃO Profa. Dra. Liya Regina Mikami | DIRETORIA EXECUTIVA Profa. Esp. Silmara Marchioretto | COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA DE GRADUAÇÃO EAD Prof. Me. João Marcos Roncari Mari | COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA DE PÓS-GRADUAÇÃO EAD Prof. Me. Marcus Vinícius Roncari Mari | AUTOR Prof. Esp. Andrei Valério Paiva | COORDENAÇÃO DA PRODUÇÃO DE MATERIAIS EAD Esp. Janaína de Sá Lorusso | PROJETO GRÁFICO Esp. Janaína de Sá Lorusso Esp. Cinthia Durigan | DIAGRAMAÇÃO Esp. Cinthia Durigan | REVISÃO Esp. Ísis C. D’Angelis Esp. Idamara Lobo Dias | PRODUÇÃO AUDIO VISUAL Eudes Wilter Pitta Paião Estúdio NEAD (Núcleo de Educação a Distância) - UniBrasil | ORGANIZAÇÃO NEAD (Núcleo de Educação a Distância) - UniBrasil FICHA TÉCNICA EAD SUMÁRIO UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A UNIDADE 01 - PROCESSOS CELULARES BÁSICOS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM .........................................................06 INTRODUÇÃO ......................................................................................07 1. NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO CELULAR ...............................................07 1.1 Líquidos corporais e meio interno .................................................11 2. DIFUSÃO .......................................................................................17 2.1 Difusão das moléculas de água .....................................................18 2.2 Permeabilidade seletiva................................................................18 3. TRANSPORTE ATIVO ......................................................................18 3.1 Transporte ativo primário e ativo secundário ................................19 4. CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DAS CÉLULAS ...................................22 4.1 Potencial de ação ..........................................................................23 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................25 UNIDADE 02 - HOMEOSTASIA E CONTROLE OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM .........................................................27 INTRODUÇÃO ......................................................................................28 1. ORIGEM DOS NUTRIENTES DO LÍQUIDO EXTRACELULAR ...............29 2. SISTEMA HORMONAL ...................................................................31 2.1 Secreção hormonal .......................................................................31 2.2 Transporte de hormônios ..............................................................32 2.3 Ação hormonal .............................................................................32 2.4 Classificação dos hormônios .........................................................34 3. SISTEMA NERVOSO .......................................................................38 3.1 Célula do sistema nervoso ............................................................40 SUMÁRIO UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 3.2 Comunicação célula a célula no sistema nervoso ..........................42 4. MECANISMOS DE CONTROLE DO CORPO ......................................43 4.1 Regulação de Oxigênio e Dióxido de Carbono no Líquido Extracelular ..43 4.2 Regulação da pressão sanguínea ...................................................44 4.3 Características dos sistemas de controle .......................................44 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................45 UNIDADE 03 - FISIOLOGIA DA REGULAÇÃO DA PRESSÃO ARTERIAL OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM .........................................................47 INTRODUÇÃO ......................................................................................48 5. FISIOLOGIA DO MÚSCULO ............................................................48 1.1 Músculo cardíaco ..........................................................................51 1.2 Coração como uma bomba propulsora ..........................................51 1.3 Ritmos do coração ........................................................................52 1.4 Valvas cardíacas ............................................................................54 6. A CIRCULAÇÃO SANGUÍNEA ..........................................................56 2.1 Os três princípios básicos da circulação sanguínea ........................56 2.2 Ciclo cardíaco ...............................................................................57 7. PRESSÃO SANGUÍNEA ...................................................................58 3.1 Pulso de pressão ...........................................................................58 3.2 Funções das veias .........................................................................59 8. REGULAÇÃO DA PRESSÃO ARTERIAL PELOS RINS ...........................60 4.1 Renina-Angiotensina-Aldosterona ................................................60 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................61 SUMÁRIO UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A UNIDADE 04 - SISTEMAS DE CONTROLE, METABOLISMO E SISTEMA REPRODUTOR OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM .........................................................63 INTRODUÇÃO ......................................................................................64 1. RESPIRAÇÃO .................................................................................64 1.1 Mecânica da ventilação ................................................................66 1.2 Transporte dos gases ....................................................................67 1.3 Centro da respiração .....................................................................68 2. SISTEMA RENAL ............................................................................69 2.1 Unidade funcional do rim .............................................................69 2.2 Filtração glomerular .....................................................................70 2.3 Produção da urina ........................................................................71 3. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO .............................................................71 3.1 Boca .............................................................................................72 3.2 Estômago ......................................................................................73 3.3 Intestinos .....................................................................................74 3.4 Fígado, Vesícula Biliar e Pâncreas ..................................................75 4. FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO HUMANA .......................................76 4.1 Gametogênese .............................................................................77 4.2 Eixo Hipotálamo-Hipófise-Gonadal ...............................................78 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................79 REFERÊNCIAS ......................................................................................81 UNIDADE OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM VÍDEOS DA UNIDADE https://qrgo.page.link/F3bCi https://qrgo.page.link/ffAEx https://qrgo.page.link/5typS 01 PROCESSOS CELULARES BÁSICOS » Refl e� r sobre a ciência da fi siologia; » Caracterizar os níveis de organização celular; » Determinar os movimentos e transportes dos líquidos corporais. U N ID A D E 0 1 7 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A INTRODUÇÃO Ao longo da maior parte do registro histórico, os seres humanos têm mostrado interesse na compreensão de como os seus corpos funcionam. Escritosde aminoácidos unidos. Os hormônios este- roides são todos derivados do colesterol. Os hormônios derivados de aminoácidos, também cha- mados de hormônios amí nicos, são modifi cações em um único aminoácido, triptofano ou � rosina. 2.4.1 HORMÔNIOS PEPTÍDICOS/PROTEICOS Estes hormônios variam desde pequenos pep� deos de apenas três aminoácidos até grandes proteínas e glicoproteínas. Apesar da variabilidade de tamanho entre os hormônios deste grupo, em geral, eles são denominados hormônios pep� dicos para simplifi car. Você pode lembrar quais hormônios entram nessa categoria por exclusão: se um hormônio não é um hormônio esteroide e nem um derivado de aminoácidos, então deve ser um pep� deo ou uma proteína. A síntese e o empacotamento dos hormônios pep� dicos em vesículas secretoras delimitadas por membranas são similares aos de outras proteínas. O pep� deo inicial originado de um ribos- somo é uma proteína grande e ina� va, conhecida como pré-pró -hormônio, que contêm uma ou mais cópias de um hormônio pep� dico, uma sequência sinal que direciona a proteína ao lúmen do re� culo endoplasmá� co rugoso e outras sequências de pep� deos que podem ou não possuir a� vidade biológica. Á medida que o pré-pró -hormônio ina� vo se move através do re� culo endo- plasmá� co, a sequência sinal é removida, criando uma molécula menor, ainda ina� va, chamada de pró -hormônio. Todos os fragmentos pep� dicos criados a par� r do pró -hormônio são liberados juntos no líquido extracelular, em um processo denominado cossecreç ã o. Os hormônios pep� dicos são solúveis em água e, portanto, geralmente se dissolvem com facili- dade no líquido extracelular ao serem transportados por todo o corpo. A meia-vida dos hormônios pep� dicos normalmente é bastante curta, na faixa de alguns minutos. Se a resposta a um hormô- nio pep� dico deve ser man� da por um período de tempo maior, o hormônio deve ser secretado de forma con� nua. 2.4.2 HORMÔNIOS ESTEROIDES Os hormônios esteroides possuem estrutura química similar porque são todos derivados do colesterol. Diferentemente dos hormônios pep� dicos, que são produzidos em tecidos distribuídos por todo o corpo, os hormônios esteroides são produzidos apenas em alguns órgãos. O córtex da glândula suprarrenal, a porção externa da glândula suprarrenal, produz diversos � pos de hormô- nios esteroides. Cada glândula suprarrenal situa-se sobre o topo de cada rim. As gônadas produ- zem esteroides sexuais que são: estrogênio, progesterona e androgênio, e a pele pode produzir vitamina D. Em mulheres grávidas, a placenta é também uma fonte de hormônios esteroides. As células que secretam hormônios esteroides possuem uma grande quan� dade de re� culo endoplasmá� co liso, a organela na qual os esteroides são sinte� zados. Os esteroides são lipo� licos U N ID A D E 0 2 36 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A e se difundem facilmente através de membranas, tanto para fora da sua célula secretora quanto para dentro das cé lulas-alvo. Em vez disso, elas sinte� zam seu hormônio quando ele é necessário. Quando um es� mulo a� va a célula endócrina, precursores no citoplasma são rapidamente conver- � dos em hormônio a� vo. A concentração do hormônio no citoplasma aumenta, e os hormônios movem-se para fora da célula por difusão simples. Assim como o seu precursor, o colesterol, os hormônios esteroides não são muito solúveis no plasma e em outros líquidos corporais. Por essa razão, a maioria das moléculas de hormônios es- teroides encontrados no sangue estão ligadas a proteínas carreadoras, estudadas na Unidade 1. Alguns hormônios possuem carreadores específi cos, como a globulina ligadora de cor� costeroi- des. Outros simplesmente ligam-se a proteínas plasmá� cas inespecífi cas, como a albumina. A ligação de um hormônio esteroide a uma proteína carreadora protege o hormônio da degra- dação enzimá� ca, o que resulta em um aumento da sua meia-vida. Por exemplo, o cor� sol, um hormônio produzido pelo córtex da glândula suprarrenal, tem uma meia-vida de 60 a 90 minutos, comparado com a adrenalina, um hormônio derivado de aminoácidos, cuja meia-vida é medida em segundos. Embora a ligação de hormônios esteroides a proteínas carreadoras aumente a sua meia-vida, isso também bloqueia sua entrada nas cé lulas-alvo. À medida que o hormônio não ligado deixa o sangue e entra nas células, mais carreadores liberam seus esteroides ligados, de modo que sempre há uma certa quan� dade de hormônio não ligado no sangue pronto para entrar em uma célula. Os receptores de hormônios esteroides mais bem estudados são os encontrados dentro das cé- lulas, tanto no citoplasma quanto no núcleo. O úl� mo des� no dos complexos hormô nio-receptor esteroide é o núcleo, onde o complexo atua como um fator de transcrição, ligando-se ao DNA e a� vando ou reprimindo (desligando) um ou mais genes. Recentemente, os pesquisadores descobriram que diversos hormônios esteroides, incluindo estrogênio e aldosterona, têm receptores na membrana celular associados a vias de transdução de sinal, assim como os hormônios pep� dicos. Esses receptores permitem que os hormônios esteroi- des iniciem respostas não genômicas rápidas, além dos seus efeitos genô micos mais lentos. Com a descoberta de efeitos não genô micos dos hormônios esteroides, as diferenças funcionais entre hormônios esteroides e pep� dicos quase desapareceram. 2.4.3 HORMÔNIOS DE UM AMINOÁCIDO Hormônios derivados de aminoácidos, ou amí nicos, são moléculas pequenas criadas a par� r do triptofano ou da � rosina, ambos contendo anéis carbônicos em seus grupos R (radical). O hormônio da glândula pineal, melatonina, é derivado do triptofano, mas os outros hormônios derivados de aminoácidos – as catecolaminas e os hormônios � reoidianos – são sinte� zados a par� r da � rosina. As catecolaminas são uma modifi cação de uma única molécula de � rosina. Os hormônios � reoi- dianos são uma combinação de duas moléculas de � rosina com átomos de iodo. Apesar do precursor comum, os dois grupos de hormônios derivados da � rosina têm pouco em comum. As catecolaminas (adrenalina, noradrenalina e dopamina) são neuro-hormô nios que se U N ID A D E 0 2 37 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A ligam a receptores na membrana das células, assim como ocorre com os hormônios pep� dicos. Os hormônios da � reoide, produzidos pela glândula � reoide, a qual tem o formato de uma borboleta e se localiza no pescoço, comportam-se como hormônios esteroides, com receptores intracelula- res que a� vam genes. A sinalização química é um método an� go de comunicação e manutenção da homeostasia. À medida que os cien� stas sequenciam o genoma de diversas espécies, eles estão descobrindo que, em muitos casos, a estrutura e a função dos hormônios mudaram muito pouco desde os vertebra- dos mais primi� vos até os mamíferos. Na verdade, as vias de sinalização hormonal que antes eram consideradas exclusivas dos vertebrados, como as do hormônio da � reoide e da insulina, também exercem papéis fi siológicos ou no desenvolvimento de invertebrados, como os equinodermos e os insetos. Essa conservação evolu� va da função hormonal também é demonstrada pelo fato de que alguns hormônios de outros organismos apresentam a� vidade biológica quando administrados em seres humanos. Pra uma demonstração ampla da classifi cação dos hormônios, observe a seguir uma tabela extraída do Livro Fisiologia Médica, Silverthorn (2017), em que, de uma maneira ampla, compara os três � pos hormônios descrito nesta Unidade. Atente-se à meia-vida, síntese e armazenamento, localização do receptor e respostas geral do alvo. TABELA 1 - COMPARAÇÃO DOS HORMÔNIOS PEPTÍDEOS, ESTEROIDES E DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS HORMÔNIOS PEPTÍDICOS HORMÔNIOS ESTERÓIDES HORMÔNIOS AMÍNICOS (DERIVADOS DA TIROSINA) CATECOLAMINAS HORMÔNIOS DA TIREOIDE Síntese e armazenamento Síntese prévia; armaze- namento em vesículas secretoras Sinte� zadosa par� r de precursores, de acordo com a demanda Síntese prévia; arma- zenamento em vesí- culas secretoras Síntese prévia; precur- sor armazenamento em vesículas secretoras Liberação pela célula-mãe Exocitose Difusão simples Exocitose Proteínas transporta- doras Transporte no sangue Dissolvidos no plasma Ligados a proteínas car- readoras Dissolvidos no plasma Ligados a proteínas car- readoras Meia-vida Curta Longa Curta Longa Localização do receptor Membrana celular Citoplasma ou núcleo; alguns também têm re- ceptor na membrana Membrana celular Núcleo Resposta da ligação ligante-receptor A� vação de sistemas de segundo mensageiro; pode a� var genes A� vação de genes para a transcrição e tradu- ção; pode ter efeitos não genômicos A� vação de sistemas de segundo mensa- geiro A� vação de genes para a transcrição e tradu- ção Resposta geral do alvo Modifi cação de prote- ínas existentes e indu- ção da síntese de novas proteínas Indução da síntese de novas proteínas Modifi cação de prote- ínas existentes Indução da síntese de novas proteínas Exemplos Insulina, hormônio da para� reóide Estrogênio, androgê- nios, cor� sol Adrenalina, noradre- nalina, dopamina Tiroxina (TJ) Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 202). U N ID A D E 0 2 38 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 3. SISTEMA NERVOSO O sistema nervoso pode ser dividido em duas partes, como na fi gura na sequência. O sistema nervoso central (SNC) consiste no encéfalo e na medula espinal. O sistema nervoso periférico (SNP) é composto por neurônios sensoriais (aferentes) e neurônios eferentes. FIGURA 2 - DIVISÃO DO SISTEMA NERVOSO O SISTEMA NERVOSO é composto por Sistema nervoso central (SNC) que age como o centro integrador A divisão sensorial do SNP envia informação ao SNC através de neurônios sensoriais aferentes. A divisão eferente do SNP leva a informação do SNC para as células-alvo através de neurônios eferentes Encéfalo SISTEMA NERVOSO CENTRAL (encéfalo e medula espinal) Sinal es� mulam Receptores sensoriais Neurônios sensoriais (aferentes) Neurônios eferentes Neurônios autonômicos Neurônios somá� co motor Resposta simá� ca Resposta parassimpá� ca Músculos esquelé� cos Resposta tecidual controlam controlam » Músculo cardíaco » Músculo liso » Glândulas/células exócrinas » Algumas células/glândulas endócrinas » Parte do tecido adiposo Sinal Neurônios do sistema nervoso entérico controlam es� mulam comunicam-se com Trato digestório Retroalimentação Es� mulo Receptor sensorial Sinal de entrada Centro integrador Sinal de saída Efeito Resposta tecidual Sistema nervoso periférico (SNC) Medula espinal O sistema nervoso entérico pode agir de modo independente ou pode ser controlado pelo SNC por meio da divisão autônoma do SNP. Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 228). U N ID A D E 0 2 39 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A O fl uxo da informação pelo sistema nervoso central segue um padrão de refl exo básico. Considera-se tradicionalmente que as vias refl exas de longa distância envolvem dois sistemas de controle: o sistema nervoso e o sistema endócrino, como já citado acima. Entretanto, as cito- cinas podem par� cipar em algumas vias de longa distância. Durante o estresse e em respostas infl amatórias sistêmicas, as citocinas trabalham em conjunto com os sistemas nervoso e endócrino para integrar as informações de todo o corpo. As respostas em alça das vias refl exas possuem três grandes componentes: entrada, integração e saída. Na entrada, um es� mulo é o distúrbio ou mudança que a� va a via. O es� mulo pode ser uma mudança na temperatura, no conteúdo de oxigênio, na pressão sanguínea, ou qualquer uma de uma miríade de outras variáveis reguladas. Um sensor ou um receptor sensorial monitora con� nu- amente uma determinada variável no seu ambiente. Quando a� vado por uma alteração, o sensor envia um sinal de entrada (aferente) para o centro integrador do refl exo. Já na integração o centro integrador compara o sinal de entrada com o ponto de ajuste, ou o valor desejável da variável. Se a variável se moveu para um valor fora da faixa aceitável, o centro integrador dá início a um sinal de saída. O sinal de saída (eferente) é um sinal elétrico e/ou químico que se dirige ao alvo. O alvo, ou efetor, é a célula ou tecido que efetua a resposta apropriada para que se consiga trazer de volta a variável aos valores normais. Esses três componentes se subdividem em mais sete passos demonstrado na fi gura a seguir: FIGURA 3 - PASSOS DO REFLEXO Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 185). U N ID A D E 0 2 40 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Os receptores sensoriais espalhados pelo corpo monitoram con� nuamente as condições dos meios interno e externo. Esses receptores enviam informação ao longo dos neurônios sensoriais para o SNC, que é o centro integrador dos refl exos neurais. Os neurônios do SNC integram a informação proveniente da divisão sensorial do SNP e determinam se uma resposta é necessária ou não. Se uma resposta for necessária, o SNC envia sinais de saída via neurônios eferentes, até as cé lulas-alvo, que geralmente são músculos e glândulas. Os neurônios eferentes se subdividem em divisão motora somá� ca, que controla os músculos esquelé� cos, e divisão autônoma, que contro- la os músculos liso e cardíaco, as glândulas exócrinas, algumas glândulas endócrinas e alguns � pos de tecido adiposo. É importante citar que o SNC pode iniciar uma a� vidade sem nenhum sinal sensorial de entra- da, como, por exemplo, quando você decide enviar uma mensagem de texto a um amigo. Além disso, o SNC não precisa criar um sinal de saída mensurável para as divisões eferentes. Por exem- plo, os pensamentos e os sonhos são funções encefálicas superiores complexas que podem ocor- rer totalmente dentro do SNC. 3.1 CÉLULA DO SISTEMA NERVOSO O sistema nervoso é cons� tuído primariamente por dois � pos de células: os neurônios – as uni- dades sinalizadoras básicas do sistema nervoso – e as células de suporte, conhecidas como células da glia (glia ou neuroglia). O neurônio, ou a célula nervosa, é a unidade funcional do sistema nervoso (uma unidade fun- cional é a menor estrutura que pode realizar as funções de um sistema). Os neurônios possuem uma estrutura celular única, com longos processos que se estendem para longe do corpo celular. Esses processos geralmente são classifi cados como dendritos, que recebem sinais de entrada, ou axônios, que conduzem informações de saída, como estudamos acima. A forma, o número e o comprimento dos axônios e dendritos variam de um neurônio para o outro, mas essas estruturas são uma caracterís� ca essencial dos neurônios, permi� ndo que eles se comuniquem entre si e com outras células. Observe na fi gura na sequência as estruturas básicas de uma célula nervosa. FIGURA 4 - DENDRITO, CORPO E AXÔNIO DE UM NEURÔNIO Fonte: (BOER, 2017, p. 76). U N ID A D E 0 2 41 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A O corpo celular é o centro de controle. O corpo celular (soma celular) de um neurônio é seme- lhante a uma célula � pica, com um núcleo e as organelas necessárias para direcionar a a� vidade celular. A posição do corpo celular varia nos diferentes � pos de neurônios, mas, na maioria deles, o corpo celular é pequeno, geralmente tendo um décimo ou menos do volume celular total. Apesar do tamanho pequeno, o corpo celular com o seu núcleo é essencial para o bem-estar da célula, pois ele contém o DNA que é o molde para a síntese proteica. Os dendritos recebem os sinais de chegada, são processos fi nos e ramifi cados que recebem a informação proveniente de células vizinhas. Os dendritos aumentam a área de super� cie de um neurônio, permi� ndo que este se comunique com muitos outros neurônios. Os neurônios mais simples têm apenas um dendrito. No outro extremo,os neurônios no encéfalo podem ter múl� - plos dendritos com uma incrível complexidade de ramifi cação. A área de super� cie do dendrito pode se expandir ainda mais pela presença de espinhos dendrí� cos, que podem variar de espinhos fi nos até botões com formato de cogumelo. A função primária dos dendritos no sistema nervoso periférico é receber a informação de en- trada e transferi-la para uma região integradora dentro do neurônio. Os axônios conduzem os sinais de saída. A maioria dos neurônios periféricos possui um único axônio que se origina de uma região especializada do corpo celular, denominada cone axonal. Os axônios variam em comprimento de mais de um metro até apenas alguns micrometros. Eles geral- mente se ramifi cam de maneira esparsa para as laterais, formando os neurônios colaterais. A função primária de um axônio é a de transmi� r sinais elétricos de saída do centro integrador do neurônio para as cé lulas-alvo, localizadas no fi nal do axônio. Na porção distal do axônio, o sinal elétrico geralmente ocasiona a secreção de uma molécula química mensageira. As células da glia são os heróis não reconhecidos do sistema nervoso, ultrapassando o número de neurônios de 10 a 50 para 1. Durante muitos anos, os cien� stas acreditaram que a função da glia era fornecer suporte � sico, e que as células da glia possuíam baixa infl uência no processamen- to das informações. Essa visão mudou. Apesar de as células da glia não par� ciparem diretamente na transmissão dos sinais elétricos por longas distâncias, elas comunicam-se com os neurônios e fornecem um importante suporte � sico e bioquímico. A fi ação do corpo - Vários aspectos da sinalização celular no corpo possuem paralelos com o mun- do da � sica. O fl uxo de eletricidade ao longo do axônio ou através de uma fi bra muscular é si- milar ao fl uxo de eletricidade dos cabos de energia. Tanto nas células quanto nos cabos, o fl uxo de corrente elétrica é infl uenciado pelas propriedades � sicas do material, também conhecidas como propriedades de cabo. Nas células, dois fatores alteram o fl uxo corrente: a resistência e a capacitância. A capacitância refere-se à habilidade da membrana celular de armazenar cargas. Um sistema com alta capacitância requer mais energia para o fl uxo corrente, pois uma parte da energia é desviada e “armazenada” no capacitor do sistema. Na � sica, um capacitor é composto por duas placas de material condutor separadas por uma camada isolante. No organismo, os líqui- REFLITA Continua > U N ID A D E 0 2 42 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A dos extracelular e intracelular são os materiais condutores, e os fosfolipídios da membrana celular são os isolantes. Então, o que isso tem a ver com a sinalização elétrica no corpo? Uma resposta simples é que as propriedades de cabo das membranas celulares determinam o quão rapidamen- te a voltagem pode mudar ao longo de um segmento de membrana (a constante de tempo). Por exemplo, as propriedades de cabo infl uenciam a velocidade na qual um neurônio se despolariza para iniciar um potencial de ação. A constante de tempo é diretamente proporcional à resistência da membrana celular e à capacitância da membrana. Antes que a corrente possa fl uir pela mem- brana para alterar a voltagem, o capacitor precisa estar totalmente carregado. O tempo gasto carregando ou descarregando o capacitor diminui as mudanças de voltagem pela membrana. A capacitância da membrana geralmente é constante em membranas biológicas. Entretanto, a capacitância torna-se importante para a comparação entre a sinalização elétrica de axônios mie- linizados e não mielinizados. A capacitância é inversamente relacionada à distância: quando a distância entre os compar� mentos condutores aumenta, a capacitância diminui. A sobreposição de camadas de mielina aumenta a distância entre o LEC e o LIC e, portanto, reduz a capacitância naquela região do axônio. A redução da capacitância da membrana faz as mudanças de voltagem ao longo da membrana tornarem-se mais rápidas – parte do mo� vo de a condução ser mais rápi- da nos axônios mielinizados. Quando a mielina é destruída nas doenças desmielinizastes, a capa- citância da membrana aumenta e as mudanças de voltagem ao longo da membrana celular são mais demoradas. Isso contribui para redução da condução do potencial de ação, algo que ocorre na doença da esclerose múl� pla. (SILVERTHORN, 2017) Continuação > 3.2 COMUNICAÇÃO CÉLULA A CÉLULA NO SISTEMA NERVOSO O fl uxo de informação pelo sistema nervoso u� lizando as sinalizações elétrica e química é uma das áreas de pesquisa mais a� vas da neurociência atualmente, uma vez que muitas doenças de- vastadoras afetam esse processo. A especifi cidade da comunicação neural depende de vários fa- tores: as moléculas sinalizadoras secretadas pelos neurônios, os receptores nas cé lulas-alvo para estas substâncias químicas e as conexões anatômicas entre os neurônios e seus alvos, as quais ocorrem em regiões conhecidas como sinapses. Cada sinapse tem duas partes: o terminal axonal da célula pré-sináp� ca e a membrana da célula pós-sináp� ca. Em um refl exo neural, a informação move-se da célula pré-sináp� ca à célula pós-si- náp� ca. As células pós-sináp� cas podem ser neurônios ou não. As sinapses são classifi cadas como químicas ou elétricas dependendo do � po de sinal que passa da célula pré-sináp� ca à célula pós-sináp� ca. As sinapses elétricas transmitem um sinal elétrico, ou corrente, diretamente do citoplasma de uma célula para outra através de poros presentes nas proteínas das junções comunicantes. A in- formação pode fl uir em ambas as direções em quase todas as junções comunicantes, porém, em alguns casos, a corrente pode fl uir em apenas uma direção (uma sinapse re� fi cadora). A maior parte das sinapses no sistema nervoso são sinapses químicas, as quais u� lizam molé- culas neuró crinas para transportar a informação de uma célula à outra. Observe na fi gura abaixo o processo de liberação do neurotransmissor em uma fenda sináp� ca. U N ID A D E 0 2 43 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 5 - LIBERAÇÃO DO NEUROTRANSMISSOR NA REGIÃO DO BOTÃO TERMINAL DO AXÔNIO FONTE: (SILVERTHORN, 2017, p. 259). 4. MECANISMOS DE CONTROLE DO CORPO Muitos outros sistemas de controle operam dentro dos órgãos para regular funções de partes individuais desses órgãos; outros ainda operam por todo o corpo para controlar as inter-relações entre os órgãos. Por exemplo, o sistema respiratório, operando em associação ao sistema nervo- so, regula a concentração de dióxido de carbono no líquido extracelular. O � gado e o pâncreas regulam a concentração de glicose no líquido extracelular, e os rins regulam as concentrações de hidrogênio, sódio, potássio, fosfato e de outros íons no líquido extracelular. 4.1 REGULAÇÃO DE OXIGÊNIO E DIÓXIDO DE CARBONO NO LÍQUIDO EXTRACELULAR Pelo fato de o oxigênio ser uma das principais substâncias necessárias para as reações químicas nas células, o organismo dispõe de um mecanismo especial de controle para manter a concentra- ção de oxigênio quase constante no líquido extracelular. Esse mecanismo depende, principalmen- te, das caracterís� cas químicas da hemoglobina, presente em todas as hemácias. A hemoglobina combina-se com o oxigênio, durante a passagem do sangue pelos pulmões. Quando o sangue pas- sa pelos capilares dos tecidos, a hemoglobina, devido à sua alta afi nidade química com o oxigênio, não o libera para o líquido tecidual se já houver oxigênio demais no local. No entanto, se a concen- tração de oxigênio no líquido tecidual es� ver baixa demais, a quan� dade sufi ciente é liberada para U N ID A D E 0 2 44 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A restabelecer a concentração adequada. Portanto, a regulação da concentração de oxigênio nos tecidos depende, principalmente, das caracterís� cas químicas da hemoglobina. Essa regulaçãoé chamada função de tamponamento do oxigênio pela hemoglobina. A concentração de dióxido de carbono no líquido extracelular é regulada de forma muito dife- rente. O dióxido de carbono é o principal produto fi nal das reações oxida� vas nas células. Se todo o dióxido de carbono produzido nas células se acumulasse con� nuamente nos líquidos teciduais, todas as reações que fornecem energia às células cessariam. Porém, uma concentração mais alta do que a normal, de dióxido de carbono no sangue, excita o centro respiratório, fazendo com que a pessoa respire rápida e profundamente. Essa respiração rápida e profunda aumenta a expiração de dióxido de carbono e, portanto, remove o excesso do gás do sangue e dos líquidos teciduais. Esse processo con� nua até que a concentração volte ao normal. 4.2 REGULAÇÃO DA PRESSÃO SANGUÍNEA Vários sistemas contribuem para a regulação da pressão sanguínea arterial. Um deles, o sistema barorreceptor, é um simples e excelente exemplo de mecanismo de controle de ação rápida. Nas paredes da região de bifurcação das artérias caró� das, no pescoço, e também no arco da aor- ta, no tórax, encontram-se vários receptores nervosos, chamados barorreceptores, es� mulados pelo es� ramento da parede arterial. Quando a pressão arterial sobe demais, os barorreceptores enviam impulsos nervosos para o tronco cerebral. Aí, esses impulsos inibem o centro vasomotor que, por sua vez, diminui o número de impulsos transmi� dos por esse centro, por meio do sistema nervoso simpá� co, para o coração e vasos sanguíneos. A redução desses impulsos ocasiona a diminuição da a� vidade de bombeamento do coração e também a dilatação dos vasos sanguíneos periféricos, per- mi� ndo o aumento do fl uxo sanguíneo pelos vasos. Ambos os efeitos diminuem a pressão arterial levando-a de volta ao seu valor normal. Inversamente, pressão arterial abaixo do normal reduz o es� mulo dos receptores de es� ramento, permi� ndo que o centro vasomotor torne-se mais a� vo do que o usual, causando, assim, vasoconstrição e aumento do bombeamento cardíaco. A diminuição da pressão arterial também eleva a pressão arterial levando-a de volta ao normal. 4.3 CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE CONTROLE Em toda esta Unidade foram demonstrados mecanismos de controle homeostá� cos, estes são apenas alguns dos milhares que existem no corpo, todos os quais com certas caracterís� cas em comum. A maioria dos sistemas de controle do organismo age por feedback nega� vo, o que pode ser bem explicado pela revisão de alguns dos sistemas de controle homeostá� cos mencionados antes. Na regulação da concentração de dióxido de carbono, a alta concentração do gás no líquido extracelular aumenta a ven� lação pulmonar, que por sua vez, diminui a concentração de dióxido de carbono no líquido extracelular. Em outras palavras, a alta concentração de dióxido de carbono desencadeia eventos que diminuem a concentração em direção ao valor normal, o que é nega� vo para o es� mulo inicial. Inversamente, a concentração de dióxido de carbono que diminui dema- U N ID A D E 0 2 45 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A siado produz feedback que aumenta a concentração. Essa resposta também é nega� va em relação ao es� mulo inicial. Nos mecanismos de regulação da pressão arterial, a pressão elevada causa uma série de rea- ções para promover a redução da pressão, ou a pressão baixa faz com que uma série de reações promova a elevação da pressão. Em ambos os casos, esses efeitos são nega� vos em relação ao es� mulo inicial. Resumidamente, se algum fator se torna excessivo ou defi ciente, um sistema de controle inicia um feedback nega� vo que consiste em série de alterações que restabelecem o valor médio do fator, mantendo, assim, a homeostasia. Em alguns casos, o corpo usa o feedback posi� vo em seu favor. A coagulação sanguínea é exem- plo de uso ú� l do mesmo. Quando um vaso sanguíneo se rompe e começa a se formar um coágulo, múl� plas enzimas, chamadas fatores de coagulação, são a� vadas no interior do próprio coágulo. Algumas dessas enzimas agem sobre outras enzimas ina� vas no sangue imediatamente adjacente, causando, assim, mais coagulação sanguínea. Esse processo con� nua até que o ori� cio no vaso seja fechado, e o sangramento cesse. Ocasionalmente, esse mecanismo pode sair do controle e causar a formação de coágulos indesejados. Na verdade, é isso que inicia a maioria dos ataques cardíacos agudos. O parto é outro caso em que o feedback posi� vo desempenha papel valioso. Quando as contra- ções uterinas fi cam sufi cientemente fortes para que a cabeça do bebê comece a empurrar o colo uterino, o es� ramento do colo envia sinais através do músculo uterino para o corpo do útero, cau- sando contrações ainda mais fortes. Assim, as contrações uterinas es� ram o colo, e esse es� ramento causa contrações mais intensas. Quando esse processo fi ca sufi cientemente potente, o bebê nasce. Nos casos em que o feedback posi� vo é ú� l, esse faz parte de um processo geral de feedback nega� vo. Por exemplo, no caso de coagulação sanguínea, o processo de coagulação por feedback posi� vo é processo de feedback nega� vo para a manutenção do volume normal de sangue. Além disso, o feedback posi� vo que causa sinais nervosos permite que os nervos par� cipem de milhares de sistemas de controle nervosos por feedback nega� vo. CONSIDERAÇÕES FINAIS A organização geral do corpo e os meios pelos quais as diferentes partes do corpo operam em harmonia é na verdade uma sociedade de cerca de 100 trilhões de células, organizadas em Para uma explanação mais dinâmica e fi gura� va de feedback posi� vo e nega� vo assista ao vídeo “Me- canismo de Feedback” do Brasil Escola. Disponível em: h� ps://bit.ly/37hvhqg. Acesso em 25 mai. 2020. VÍDEO U N ID A D E 0 2 46 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A estruturas funcionais dis� ntas, algumas das quais são chamadas órgãos. Cada estrutura funcional contribui com sua parcela para a manutenção das condições homeostá� cas no líquido extracelular que é chamado meio interno. Enquanto as condições normais forem man� das nesse meio interno, as células do corpo con� nuam vivendo e funcionando adequadamente. A homeostasia benefi cia cada célula que, por sua vez, contribui com sua parcela na manuten- ção da homeostasia. Essa interação recíproca proporciona a automa� cidade con� nua do corpo, até que um ou mais sistemas funcionais percam sua capacidade de contribuir com sua parcela da função. Quando isso acontece, todas as células do corpo sofrem. A disfunção extrema leva à mor- te; a disfunção moderada leva à doença. Em par� cular, o sistema endócrino e o papel que este tem sobre a comunicação e o controle dos processos fi siológicos a compar� mentalização do corpo em compar� mentos intracelular e extrace- lular indica que são necessários mecanismos especiais para que os sinais passem de um compar� - mento a outro. Os padrões básicos, que serão encontrados no estudo de vários sistemas de órgãos: as diferenças entre as três classes químicas dos hormônios, as vias refl exas dos hormônios, os � pos de interação hormonal e as disfunções endócrina demonstraram sua importância nesta unidade. Enfi m, o sistema nervoso, um dos principais sistemas de controle responsáveis pela manuten- ção da homeostasia. As divisões do sistema nervoso estão correlacionadas com os passos em uma via refl exa. Os receptores sensoriais monitoram variáveis reguladas e enviam sinais de entrada para o SNC pelos neurônios sensoriais (aferentes). Os sinais de saída, tanto elétricos quanto químicos, percorrem as divisões eferentes (motora somá� ca e autônoma) até os seus alvos em todo o corpo. A transferência da informação e comunicação dependem de sinais elétricos que passam ao longo dos neurônios, de interações moleculares entre moléculas sinalizadoras e seus receptores e da transdução do sinal nas cé lulas-alvo. ANOTAÇÕES UNIDADE OBJETIVOS DE APRENDIZAGEMVÍDEOS DA UNIDADE https://qrgo.page.link/CEN3a https://qrgo.page.link/Afw69 https://qrgo.page.link/JeHVi 03 FISIOLOGIA DA REGULAÇÃO DA PRESSÃO ARTERIAL » Determinar os sistemas do corpo humano que par� cipam da regulação da pres- são arterial; » Descrever as caracterís� cas fi siológicas do musculo estriado cardíaco; » Defi nir os processos da circulação do sangue pelo corpo humano; » Analisar as funções das veias e o retorno venoso; » Determinar o sistema de regulação arterial emergencial e de longo prazo. U N ID A D E 0 3 48 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A INTRODUÇÃO As células contêm caracterís� cas especiais no nosso corpo humano, as células nervosas são ca- pazes de produzir impulsos elétricos, promover potencial de repouso e o potencial de ação. Além disso, as células são capazes também de promover contrações musculares, tanto esquelé� cas, lisas e cardíacas, que veremos nesta Unidade. O coração é, na verdade, descrito como uma bomba propulsora, composto por duas bombas, o coração direito, que bombeia o sangue para os pulmões, e o coração esquerdo, que bombeia o sangue através da circulação sistêmica que fornece o fl uxo sanguíneo aos demais órgãos e tecidos do corpo (GUYTON; HALL, 2017). Guyton e Hall (2017), enfa� za que os mecanismos especiais no coração promovem a sucessão con� nua de contrações cardíacas, chamadas de ritmo cardíaco, que transmite os potenciais de ação causando os ba� mentos rítmicos do coração. Quando se trata de ba� mentos cardíacos imediatamente deve-se lembrar de pressão arterial, desta forma, quando as artérias se distanciam do coração, anatomicamente diminuem o seu calibre, até se- rem chamadas capilares, onde ocorre as trocas de substâncias. Deste modo, para o sangue chegar até as células, o coração, por meio de sua força de contração o empurra ao longo do sistema circulatório, nesse movimento pulsá� l ele se choca com as paredes dos vasos que consequentemente promove uma pressão, desta forma, determinamos este fenômeno de pressão arterial (BOER, 2017). Quanto a estrutura dos vasos sanguíneos, responsáveis por levar o sangue para todo o corpo humano, Guyton e Hall (2017), determinam que uma caracterís� ca importante do sistema vascu- lar é a de que todos os vasos sanguíneos são distensíveis. Nas artérias, sua natureza elás� ca permi- te que acomodem o débito pulsá� l do coração, impedindo os extremos de pressão das pulsações o proporciona um fl uxo de sangue suave os tecidos. De acordo com Silverthorn (2017), os rins são comumente conhecidos como os órgãos de pro- dução da urina. Toda circulação e inervação emergem nas proximidades da coluna vertebral e peritoneal. As artérias renais, são ramos da parte abdominal da aorta e irriga os rins. Já as veias re- nais levam sangue dos rins para a veia cava inferior. Os rins recebem 20 a 25% do débito cardíaco, embora cons� tuam apenas 0,4% do peso total do corpo, essa alta taxa de fl uxo sanguíneo através dos rins é crí� ca para a função renal. Desta forma, os rins executam sua função de uma maneira integrada com o sistema circulatório para assegurar que tanto a pressão arterial quanto a perfusão tecidual, o volume do líquido extra- celular, permaneçam em uma faixa equilibrada (SILVERTHORN, 2017). 1. FISIOLOGIA DOS MÚSCULOS Guyton e Hall (2017) classifi cam o sistema muscular determinando que cerca de 40% do corpo são compostos por músculo esquelé� co, e talvez outros 10% por músculo liso e cardíaco. Alguns dos U N ID A D E 0 3 49 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A princípios básicos da contração se aplicam a todos esses diferentes � pos de músculos. Enfa� zam que a organização do músculo esquelé� co, são compostos por inúmeras fi bras, com diâmetro de 10 a 80 micrômetros. Cada uma dessas fi bras é formada por subunidades sucessivamente ainda menores. Como qualquer outra célula do corpo humano, as fi bras musculares apresentam as mesmas estruturas e componentes celulares, alterando somente a nomenclatura de algumas organelas, tais como: membrana plasmá� ca – membrana sarcoplasmá� ca ou sarcolema; citoplasma – sarco- plasma; re� culo endoplasmá� co – re� culo sarcoplasmá� co (BOER, 2017). Desta forma, os músculos esquelé� cos contêm fi bras que se prolongam por todo comprimento do musculo. A membrana celular destas fi bras se chama sarcolema, com camada de material po- lissacarídeo contendo muitas fi brilas colágenas delgadas. Em cada extremidade da fi bra muscular o sarcolema funde-se com uma fi bra do tendão. Já as fi bras do tendão muscular agrupam se em feixes para fusionar-se aos ossos. Cada fi bra muscular contém muitos fi lamentos compostos das proteínas ac� na e miosina, que se responsabilizam pelas contrações musculares. Segundo Boer (2017), as miofi brilas, ac� na e miosina, fi cam dentro das células musculares de forma muito estruturada e organizada, formando um desenho que se repetem sequencialmente e de maneira harmônica, e cada parte desse desenho passou a se chamar de sarcômero. Cada parte do desenho recebe um nome específi co, tal como: banda A, linha M, banda I, zona H e disco Z. Um sarcômero é limitado por dois discos Z. Observe a fi gura a seguir em que um fascículo muscular se subdivide em diversos feixes de fi - bras musculares e consequentemente em miofi brilas. São nessas miofi brilas que se encontram os sarcômeros, vistos em microscópio. FIGURA 1 - ESTRUTURA DO MÚSCULOS ESQUELÉTICO Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 3 50 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A A contração muscular acontece por deslizamentos dos fi lamentos de ac� na e miosina. Quando relaxado as extremidades dos fi lamentos de ac� na quase não se sobrepõe. O contrário, em estado contraído estes mesmos fi lamentos são tracionados por fi lamentos de molécula de miosina em extensão máxima. Observe na fi gura na sequência a comparação de um sarcômero em estado contraído e em estado relado, entre as bandas Z. FIGURA 2 - MIOFIBRILAS EM ESTADO DE CONTRAÇÃO E RELAXAMENTO Fonte: (G U YTO N ; HALL, 2017, p. 74). Existem três � pos de células ou fi bras musculares no corpo humano. As fi bras musculares es- triada esquelé� ca, como vimos acima, forma os músculos que estão ligados ao esqueleto ósseo que auxiliarão nos movimentos do corpo humano. Já as fi bras musculares estriada cardíaca estão presentes no musculo do coração e a fi bra muscular lisa nos órgãos internos. Essas células são ca- pazes de executarem suas funções através de energia mecânica promovidas por ATP (BOER, 2017) Observe na imagem a seguir as diferentes caracterís� cas que cada � po de músculo do corpo humano contém. FIGURA 3 - TIPOS DE MÚSCULOS DO CORPO HUMANO Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 3 51 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 1.1 MÚSCULO CARDÍACO De acordo com Guyton e Hall (2017), o coração é composto por três � pos principais de múscu- lo, o músculo atrial, o músculo ventricular e as fi bras especializadas excitatórias e condutoras. Os � pos atrial e ventricular de músculo contraem-se quase como os músculos esquelé� cos, porém com duração muito maior. As fi bras excitatórias e de condução do coração, no entanto, só se con- traem fracamente por conterem poucas fi bras contráteis, mas usam descargas elétricas automa� - zadas, na forma de potenciais de ação, que controlam os ba� mentos rítmicos. O músculo cardíaco, possui caracterís� cas tanto do músculo liso quanto do esquelé� co. Assim como as fi bras musculares esquelé� cas, as fi bras musculares cardíacas são estriadas e apresen- tam uma estrutura formada por sarcômeros. Desta forma, as fi bras musculares cardíacas são mais curtas e podem ser ramifi cadas além de possuir um único núcleo comparado às fi bras musculares esquelé� cas, que são mul� nucleadas. Segundo Silverthorn (2017), o músculo cardíaco, assim como o músculo esquelé� co e os neurô- nios, éum tecido excitável com a capacidade de gerar potenciais de ação. Cada um dos dois � pos de células musculares cardíacas tem um potencial de ação dis� nto, que varia um pouco no forma- to, dependendo do local do coração onde ele é medido. Tanto no miocárdio autoexcitável quanto no contrá� l, o cálcio desempenha um papel importante no potencial de ação, em contraste com os potenciais de ação do músculo esquelé� co e dos neurônios. Os potenciais de ação das células cardíacas contráteis são similares, de diversas maneiras, com- paradas aos dos neurônios e dos músculos esquelé� cos. Isso é devido a fase de despolarização rápida do potencial de ação que é resultado da entrada de Na+, e a fase de repolarização rápida é devida à saída de K+ da célula fazendo com que a que as células miocárdicas têm um potencial de ação mais longo, devido à entrada de Ca2+ (SILVERTHORN, 2017). O infl uxo de Ca2+ durante a fase 2 prolonga a duração total do potencial de ação do miocárdio. Um potencial de ação � pico em um neurônio ou fi bra muscular esquelé� ca dura entre 1 e 5 ms. Em uma célula miocárdica contrá� l, o potencial de ação dura geralmente 200 ms ou mais. O po- tencial de ação miocárdico mais longo ajuda a impedir a contração sustentada, importante para o músculo cardíaco relaxar entre as contrações, e os ventrículos possam encher-se com sangue (SILVERTHORN, 2017). 1.2 CORAÇÃO COMO UMA BOMBA PROPULSORA O coração bate, em média, 70 a 80 vezes por minuto quando estamos em repouso. Signifi cando um processo rítmico de contração das fi bras ou células musculares cardíacas, seguido por rápido relaxamento muscular. Quando os átrios estão contraídos, os ventrículos encontram-se relaxados sucessivamente. Deste modo, as contrações das fi bras se denominam sístole e o relaxamento des- tas fi bras se chama diástole (BOER, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), os meios básicos de regulação do volume bombeado primeiramente são regulação cardíaca intrínseca, em resposta às variações no aporte do volume U N ID A D E 0 3 52 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A sanguíneo em direção ao coração; e consequentemente controle da frequência cardíaca e da força de bombeamento pelo sistema nervoso autonômico. A lei do coração de Frank-Starling diz que, dentro dos limites fi siológicos, o coração bombeia todo o sangue que chega até ele e o faz sem que ocorra represamento signifi ca� vo de sangue nas veias. Ou seja, pela lei de Frank-Starling, todo o sangue que chega ao coração sai de modo igual. Assim, temos um coração efi ciente. Quando ele não cumpre essa lei, o sangue fi ca represado nas veias e se acumula, principalmente nos pulmões, causando vários problemas. Assim acontece a insufi ciência ou falência do músculo cardíaco (BOER. 2017) Basicamente, o mecanismo de Frank-Starling afi rma que quanto mais o miocárdio for distendi- do durante o enchimento, maior será a força da contração e maior será a quan� dade de sangue bombeada para a aorta. Ou, em outras palavras: Dentro de limites fi siológicos, o coração bombeia todo o sangue que a ele retorna pelas veias. Essa capacidade do músculo distendido, de se contrair com maior produção de trabalho até seu comprimento ideal, é caracterís� ca de todos os músculos estriados, como já vimos acima (GUYTON; HALL, 2017). Segundo Guyton e Hall (2017), o bombeamento cardíaco é também controlada pelos nervos simpá� cos e parassimpá� cos (vagos) que inervam de forma abundante o coração. Para se determi- nar níveis de pressão atrial, a quan� dade de sangue bombeada a cada minuto (o débito cardíaco) com frequência pode ser aumentada por mais de 100% pelo es� mulo simpá� co. E, por outro lado, o débito pode ser diminuído até zero, ou quase zero, por es� mulo vagal (parassimpá� co). Quanto às relações dos íons, Guyton e Hall (2017) enfa� zam que o excesso de potássio nos líquidos extracelulares pode fazer com que o coração se dilate e fi que fl ácido, além de diminuir a frequência dos ba� mentos. Grandes quan� dades de potássio podem vir a bloquear a condução do impulso cardíaco dos átrios para os ventrículos. A elevação da concentração de potássio pode provocar uma fraqueza acentuada do coração, ritmo de ba� mentos anormal e morte. Esses efeitos resultam, em parte, do fato da alta concentração de potássio nos líquidos extracelulares diminuir o potencial de repouso das membranas das fi bras miocárdicas. Já o excesso de íons cálcio causa efeitos quase opostos aos dos íons potássio, induzindo o coração a produzir contrações espás� ca. 1.3 RITMOS DO CORAÇÃO De acordo com Guyton e Hall (2017), o coração humano tem um sistema especial para a autoexcitação rítmica e a contração repe� � va de aproximadamente cem mil vezes ao dia, ou três bilhões de vezes em uma vida humana de duração média. Esse feito impressionante é realizado por um sistema que gera impulsos elétricos rítmicos para iniciar contrações rítmicas do miocárdio e a condução desses impulsos por todo o coração. Esse sistema rítmico e condutor do coração é sus- ce� vel a danos por doenças cardíacas. O resultado, de sequências anor- mais e contrações das câmaras cardíacas, pode muitas vezes afetar grave- mente a efi ciência do bombeamento cardíaco, chegando até a causar morte. efeitos quase opostos aos dos íons potássio, induzindo o coração a produzir contrações espás� ca. De acordo com Guyton e Hall (2017), o coração humano tem um sistema especial para a autoexcitação rítmica e a contração repe� � va de aproximadamente cem mil vezes ao dia, ou três bilhões de vezes em uma vida humana de duração média. Esse feito impressionante é realizado por um sistema que gera impulsos elétricos rítmicos para iniciar contrações rítmicas do miocárdio e a condução desses impulsos por todo o coração. Esse sistema rítmico e condutor do coração é sus- ce� vel a danos por doenças cardíacas. O resultado, de sequências anor- mais e contrações das câmaras cardíacas, pode muitas vezes afetar grave- mente a efi ciência do bombeamento cardíaco, chegando até a causar morte. Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 3 53 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Fibrilação cardíaca: a condução elétrica do coração pelas fi bras de Purkinje e feixe de His, é indis- pensável para a função normal do coração. Em determinadas circunstâncias as células do mus- culo cardíaco fi cam desordenadas e promovem contrações desorganizadas, esse descompasso se denomina fi brilação. A fi brilação pode ocorrer tanto no ventrículo quanto no átrio. A fi brilação atrial, comumente sem sintomas, acarreta consequências graves a vida do indivíduo, pode vir a provocar um acidente vascular encefálico, por exemplo. Já a fi brilação ventricular, por sua vez, tem consequências imediatas a vida, pois, se o ventrículo não contrai o sangue não é bombeado, e não envia oxigênio para o cérebro por exemplo. Para corrigir a fi brilação em uma emergência, administra-se choque elétrico no coração, onde essa descarga cria uma despolarização que pro- move um potencial de ação em todas as células simultaneamente. Este procedimento e sempre visto em fi lmes, séries na TV (SILVERTHORN, 2017). REFLITA A fi gura 4, na sequência, demonstra o marca passo do coração que se trata do sistema de condu- ção e excitação do coração que controla as contrações dos átrios e ventrículos. A imagem mostra o nodo sinusal ou sinoatrial, responsável pelos impulsos rítmicos normais; as vias internodais que con- duzem os impulsos do nodo sinusal ao nodo atrioventricular, o feixe atrioventricular, que conduz os impulsos dos átrios para os ventrículos, e os ramos direito e esquerdo do feixe de fi bras de Purkinje, que conduzem os impulsos cardíacos para todas as partes dos ventrículos (GUYTON; HALL, 2017). Segundo Boer (2017), A par� r do momento que o nó sinoatrial produz o potencial de ação, as fi bras musculares passam pelo processo de despolarização e repolarização. Um detalhe importan- teé que as fi bras cardíacas atuam de maneira diferente das fi bras musculares esquelé� cas e dos neurônios. No coração, há uma fase a mais durante a transformação do sinal elétrico: a fase de platô, que já estudamos na unidade anterior. FIGURA 4 - MARCA PASSO DO CORAÇÃO: MECANISMO DE CONDUÇÃO EXCITATÓRIO Fonte: (BOER, 2017, p. 31). U N ID A D E 0 3 54 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A O nodo sinusal é um músculo especializado situado na parede do átrio direito próximo a aber- tura da veia cava superior, consiste de 3 a 5 micrômetros de diâmetro. Já as fi bras que provem deste nodo, não contém fi lamentos musculares contráteis, no entanto, se conectam diretamente às fi bras musculares atriais fazendo com que qualquer potencial de ação aconteça se difunda para a parede do musculo do átrio. Este nodo sinusal têm a capacidade de controlar a frequência dos ba� mentos de todo o coração, devido a capacidade de autoexcitação por algumas fi bras cardíacas (GUYTON; HALL, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), sistema condutor atrial é organizado de tal modo que o impulso cardíaco não se propague dos átrios aos ventrículos muito rapidamente; esse retardo permite que os átrios se contraiam e esvaziem seu conteúdo nos ventrículos antes que comece a contração ventricular. Os responsáveis por esse retardo da transmissão para os ventrículos são principalmente o nodo A-V e suas fi bras condutoras adjacentes. As fi bras de Purkinje é responsável pela condução do nodo atrioventricular para o feixe átrio ventricular. São fi bras calibrosas que conduzem potencial de ação muito rápidos o que permite um impulso cardíaco para todo o musculo ventricular. O bombeamento efi caz de ambos os ventrículos depende dessa contração sincrônica. Se o im- pulso cardíaco � ver de ser conduzido lentamente pelos ventrículos, boa parte da massa muscular irá se contrair antes. Nesse caso, o efeito global do bombeamento fi cará bastante prejudicado. Em alguns casos de debilidade cardíaca, ocorre transmissão lenta, e a efi cácia do bombeamento pode fi car reduzida por até 20% a 30% (GUYTON; HALL, 2017). 1.4 VALVAS CARDÍACAS As valvas cardíacas têm como função assegurar um fl uxo unidirecional dentro do coração, são dois conjuntos de valvas que asseguram tal fl uxo. São as valvas atrioventriculares, presentes entre os átrios e os ventrículos, e as válvulas semilunares, presentes entre os ventrículos e as artérias. Em termos estruturais esses dois conjuntos de valvas são diferentes, mas suas funções são idên� - cas que é impossibilitar o refl uxo sanguíneo (SILVERTHORN, 2017). Essas valvas são cons� tuídas por um tecido fi broso rígido e ar� culadas de tal modo entre os compar� mentos atriais e ventriculares que são capazes de movimentar as suas lâminas denomi- nadas cúspides ou válvulas, ou seja, válvulas das valvas. Esses movimentos, sempre em sen� do único e em direção aos ventrículos, possibilitam que, quando os ventrículos es� verem relaxados, o sangue saia dos átrios até os compar� mentos. Quando os ventrículos estão cheios, o sangue empurra as valvas em direção aos átrios, fechando-as. Isso causa, além do fechamento, um som caracterís� co no coração, chamado de bulha cardíaca (BOER, 2017). As valvas atrioventriculares não são iguais. A valva direita tem três folhas e é chamada de vál- vula tricúspide. A valva esquerda tem somente duas folhas e é chamada de válvula bicúspide tam- bém conhecida como mitral (SILVERTHORN, 2017). Há uma coordenação no processo de abertura e fechamento das valvas cardíacas. Quando as valvas atrioventriculares es� verem abertas, as valvas semilunares, por um intervalo de tempo mui- U N ID A D E 0 3 55 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A to pequeno, estão fechadas. Já quando as valvas semilunares se abrirem, as atrioventriculares se fecham rapidamente (BOER, 2017). Observe na fi gura a seguir esta alternância de abertura e fechamento das valvas. FIGURA 5 - SINCRONICIDADE DAS VALVAS CARDÍACAS Fonte: (BOER, 2017, p. 33). Várias cardiopa� as são causadas por problemas nas estruturas cardíacas. Uma infecção dentária por exemplo pode causar a morte se não forem tratadas. Isso devido as bactérias da boca entra- rem na corrente sanguínea e serem levadas até o coração, causando assim uma séria doença, a mais grave por exemplo, a endocardite bacteriana, que provoca deformações nas valvas e con- sequente perde sua função. Além do mais, quando as valvas apontam problemas na abertura e fechamento, o sangue geralmente refl ui ao átrio, este refl uxo de sangue pode ser auscultado por meio de um estetoscópio, caracterizando as bulhas. Sopros, cliques e estalidos são exemplos de sons auscultados relacionados a doenças nas valvas. Quanto ao nó sinoatrial, que é o responsável pela ritmicidade cardíaca, quando acontece doenças sérios rítmicos, há necessidade de colocação de um marca-passo ar� fi cial, movido a bateria e implantado no corpo por cirurgia. Já em relação às fi bras cardíacas, os atletas necessitam de um aporte de sangue grande no decorrer da evolução do preparo � sico, principalmente para os músculos, ele desenvolverá hipertrofi a cardíaca, em SAIBA MAIS Continua > U N ID A D E 0 3 56 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A que há aumentos da espessura do músculo e também das cavidades. Ao contrário do coração de atleta, os pacientes que desenvolvem doença de Chagas desenvolvem hipertrofi a patológica, conhecido por megacardiomegalia em que o músculo cresce, mas não tem força sufi ciente para manter as condições normais do organismo (BOER, 2017, p. 33). 2. A CIRCULAÇÃO SANGUÍNEA A função da circulação sanguínea é a de suprir as necessidades dos tecidos corporais transpor- tando até eles os nutrientes, eliminar os produtos do metabolismo, levar hormônios de parte do corpo para a outra e, ou seja, manter o ambiente apropriado em todos os líquidos teciduais do organismo para que as células sobrevivam e funcionem de maneira o� mizada. Esta harmonia de fl uxo sanguíneo é promovida pelo coração e os vasos sanguíneos, através do débito cardíaco e a pressão arterial (GUYTON; HALL, 2017). Como já vimos na primeira unidade a circulação sanguínea divide-se em circulação sistêmica e circulação pulmonar. A sistêmica promove o fl uxo sanguíneo para todos os tecidos corporais, exce- to para os pulmões, é também chamada grande circulação ou circulação periférica. A circulação de sangue pelo nosso corpo ocorre através de um conjunto de estruturas que juntos promovem a homeostase. As artérias transportam o sangue sob grande pressão para os tecidos, desta forma, suas paredes são muito fortes. As arteríolas por sua vez são pequeninas rami- fi cações das artérias, são condutos de controle que liberam sangue para os capilares. Desta forma, os capilares tornam-se responsável pelo troca de substâncias, que são os eletrólitos, nutrientes, hormônios, através de seus poros, entre o líquido inters� cial e o sangue (GUYTON; HALL, 2017). Quanto ao retorno venoso, as vênulas coletam sangue dos capilares, de maneira grada� va, no qual formam veias progressivamente mais espessas. As veias formam condutos que retornam ao coração, além de atuarem como reservatório de sangue extra. Devido à baixa pressão nas veias, suas paredes são mais fi nas, porém, se contraem e expandem. 2.1 OS TRÊS PRINCÍPIOS BÁSICOS DA CIRCULAÇÃO SANGUÍNEA Quanto ao primeiro princípio, trata-se de que o fl uxo sanguíneo na maioria dos tecidos é con- trolado segundo a necessidade dos tecidos. Ou seja, quando tecido necessitam de nutrientes seu fl uxo aumenta de 20 a 30 vezes comparado ao estado de repouso. Este suprimento é promovido por microvasos pertencentes ao tecido que necessita deste aporte, dilatando-se ou contraindo-se (GUYTON; HALL, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), o segundo princípio, refere-se ao débito cardíaco, no qual, o débito trata-se da soma de todos os fl uxoslocais dos tecidos. Ou seja, de pois de o sangue passar pelo tecido, ele retorna, através das veias, para o coração. O coração, consequentemente, responde a esse aumento de sague de forma automá� ca, bombeando de volta o sague para as Continuação > U N ID A D E 0 3 57 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A artérias. As vezes esta demanda necessita do sistema nervoso especiais para auxiliar a necessidade de aumento no bombeamento para a� ngir a quan� dade necessária de fl uxo sanguíneo ao tecido necessitado. O úl� mo princípio da circulação sanguínea trata-se da regulação da pressão arterial que é ge- ralmente independente do fl uxo sanguíneo local ou do débito cardíaco. No sistema circulatório, contém um sistema extensivo de controle da pressão sanguínea arterial. Ou seja, se a pressão ar- terial cair abaixo de 100 mmHg, por exemplo, um conjunto de refl exos nervosos desencadeia em poucos segundos diversas alterações circulatórias para normalizar a pressão. O sistema nervoso especial, aumenta a força de bombeamento do coração, no qual, provoca vasoconstrição venosa e aumenta a vasoconstrição das arteríolas em vários tecidos, para que o sangue se acumule nas grandes artérias, fazendo com que a pressão aumente (GUYTON; HALL, 2017). 2.1.1 FLUXO SANGUÍNEO O fl uxo sanguíneo pelos vasos é determinado por diferença de pressão sanguínea entre as duas extremidades, gradiente de pressão e o impedimento ao fl uxo sanguíneo pelo vaso, chamado de resistência vascular periférica. Fluxo, se trata da quan� dade de sangue que passa por um ponto da circulação num intervalo de tempo. É expresso em mililitros por minuto ou litros por minuto, em um adulto em repouso é de cerca de 5.000 mL/min. Refere-se este dado como débito cardíaco, por se tratar da quan� dade de sangue que o coração bombeia por minuto. Para esta mensuração se u� liza um aparelho chamado fl uxômetro eletromagné� co ou fl uxômetro doppler ultrassónico (GUYTON; HALL, 2017). Quanto ao � po de fl uxo sanguíneo possuímos 3 formas diferentes. O fl uxo laminar, perfi l para- bólico durante o fl uxo laminar e o fl uxo turbulento. Quando o sangue fl ui de forma estável pelo vaso sanguíneo longo e uniforme, ele se organiza em linhas de corrente, com camadas de sangue equidistantes da parede do vaso. Esse � po de fl uxo é chamado laminar, que é o oposto do turbulento. Porém, quando a velocidade do fl uxo pelo centro do vaso é muito maior que próximo às paredes denomina-se perfi l parabólico de fl uxo, ocorre devido à aderência dos vasos sanguíneos às moléculas de líquido ao se tocarem (GUYTON; HALL, 2017). Já o fl uxo turbulento acontece quando a intensidade do fl uxo sanguíneo é muito elevada, ou por obstrução no vaso, por ângulo fechado ou por super� cie áspera, o fl uxo pode fi car turbulento ou desordenado, em vez de laminar, geralmente formando redemoinhos. Esse � po de fl uxo pode ser mais evidente nas porções proximais da aorta e artéria pulmonar (GUYTON; HALL, 2017). 2.2 CICLO CARDÍACO Segundo Guyton e Hall (2017), o músculo cardíaco inicia suas contrações em milissegundos após o potencial de ação ter iniciado e con� nua a se contrair até o fi m deste potencial de ação. A contração do miocárdio tem duração por volta de 0,2 segundo, no músculo atrial, e 0,3 segundo, no músculo ventricular. O conjunte destes fenômenos de contração se chama ciclo cardíaco, então gerado pelo potencial de ação com ação do nodo sinusal. U N ID A D E 0 3 58 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A O ciclo cardíaco, por sua vez, possui 5 fases, a fase 1 se considera como uma fase muito rápida, onde os átrios e ventrículos estão relaxados, pra essa fase dá-se o nome de diástole atrial e ven- tricular. A fase 2, chamada de enchimento rápido dos ventrículos, corre após o sangue do retorno venoso passar diretamente do átrio para o ventrículo, que é cerca de 75% de sangue. Os 25% res- tante são impulsionados por uma contração atrial que se chama sístole atrial, decorrente de uma despolarização do nodo sinoatrial (BOER, 2017). Ainda, de acordo com Boer (2017), a primeira bulha cardíaca ocorre na fase 3, onde um aumen- to na pressão ventricular empurra o sangue em direção as valvas atrioventriculares. Esse fenôme- no é promovido por um potencial de ação no ápice do coração pelas fi bras de Purkinje. Conse- quentemente, na fase 4 ocorre o esvaziamento dos ventrículos, por dois processos denominados ejeção rápida e ejeção lenta. Por fi m, ao esvaziar os ventrículos ocorre a faze 5, onde acontece a segunda bulha cardíaca, promovido pelo fechamento das valvas semilunares. 3. PRESSÃO SANGUÍNEA Quanto mais as artérias se distanciam do coração, o seu calibre diminui, até se transformar em arteríolas e consequentemente em capilar até que fi cam menores que um fi o de cabelo. As artérias e arteríolas apenas transportam o sangue, troca de nutrientes é responsabilidade dos capilares (BOER, 2017). Segundo Boer (2017), para que o sangue chegue até as células nos capilares, o coração por meio de sua força de contração deve empurrá-lo ao longo do sistema circulatório. Porém, para que as células possam ser abastecidas de nutrientes, água e oxigênio, além da remoção dos resíduos, é importante manter boa PA. 3.1 PULSO DE PRESSÃO Segundo Silverthorn (2017), na contração ventricular é gerada uma força criadora do fl uxo san- guíneo pelo sistema circulatório. Sob essa pressão a par� r do ventrículo esquerdo o sangue é ejetado na aorta que se expande para acomodá-lo. Quando em diástole a valva aór� ca se fecha, as paredes arteriais elás� cas se contraem e retraem, jogando o sangue para frente rumo as artérias de menor calibre. As artérias têm o papel de sustentação da pressão que direciona o fl uxo sanguí- neo durante a diástole mantendo o sangue fl uindo con� nuamente pelos vasos sanguíneos. No entanto, em um adulto jovem a pressão sistólica, pressão no pico de pulso, deve ser de 120 mmHg, já no ponto mais baixo, chamado de pressão diastólica, deve ser de 80mmHg, por isso, em uma verifi cação de pressão arterial, dizemos que uma normotensão é de 120/80 mmHg. Desta forma, em um indivíduo jovem saudável a diferença entre esses dois � pos de pressão devem ser de 40 mmHg, chamamos essa diferença de pressão de pulso (GUYTON; HALL, 2017). De acordo com Boer (2017), a pressão arterial tem alguns fatores principais que a regulam, como o débito cardíaco ou débito sistólico e a resistência periférica ou complacência (distensibilidade total). U N ID A D E 0 3 59 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Resumidamente, quanto maior o débito sistólico, maior será a quan� dade de sangue que será acomodada na árvore arterial a cada ba� mento cardíaco. Ou seja, quanto menor a distensibilidade das artérias, maior será o aumento de pressão, isto é, provocado pelo volume de sangue bombea- do a cada ba� mento. Um exemplo é a doença aterosclerose , que endurece as paredes dos vasos e as artérias não se tornam complacentes, aumentando assim a pressão (GUYTON; HALL, 2017). 3.1.1 MECANISMO DE CONTROLE DA PRESSÃO ARTERIAL PELO SISTEMA NERVOSO De acordo com Boer (2017), o corpo humano está sempre atento às necessidades de aumento ou queda da pressão arterial. Desta forma, o bulbo, o hipotálamo, o córtex e o sistema límbico estão permanentemente em alerta. O hipotálamo, é o centro de comando principal do sistema nervoso au- tônomo simpá� co e parassimpá� co. Caso ocorra uma queda da pressão arterial, o sistema nervoso envia uma resposta rápida para estabilizar a pressão arterial. A epinefrina e norepinefrina promove constrição das artérias e das principais veias. As veias se contraem empurram o sangue na direção do coração, aumentando retorno venoso, débito cardíaco e consequentemente pressão arterial. Além desses comandos automá� cos do sistema nervoso central, existem mecanismos de refl e- xos que agem sempre que preciso, se trata do refl exo barorreceptor,refl exos atriais e da artéria pulmonar, refl exo de volume, refl exo de Bainbridge e refl exo quimiorreceptor (BOER, 2017). 3.2 FUNÇÕES DAS VEIAS Além das veias serem importantes para o fl uxo de sangue para o coração, elas exercem funções especiais, necessárias para manter o sistema circulatório. Em especial as veias de- sempenham a função de relaxar e consequente- mente armazenar sangue em quan� dades gran- des para disponibilizá-lo quando necessário. Outra especialidade, é a capacidade de veias pe- riféricas impulsionar o sangue para frente par- � cipando da bomba venosa de retorno, capaz de regular o débito cardíaco já discu� do acima (GUYTON; HALL, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), bomba venosa é muito efi ciente quanto as circunstâncias habituais de pressão venosa. Cada vez que um in- divíduo move os membros inferiores ou fl exiona os músculos (Figura 6), uma determinada quan� - dade de sangue se move em direção ao coração. Isso ocorre devido as válvulas venosas, ao movi- mentar-se os músculos esquelé� cos comprimem as veias e o sangue é ejetado para adiante. FIGURA 6 - VALVAS VENOSAS EM DOIS MOMENTOS: FECHADA E ABERTA Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 481). U N ID A D E 0 3 60 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 4. REGULAÇÃO DA PRESSÃO ARTERIAL PELOS RINS Os rins são órgãos responsáveis por realizar a homeostase dos líquidos corporais, ajustando as quan� dades normais de água e íons no organismo. As reações químicas do corpo humano preci- sam acontecer em condições adequadas, como temperatura e pH. Além de manter a osmolarida- de sanguínea (BOER, 2017). O sistema renal para o controle da pressão arterial trabalha de maneira lenta, mas poderosa- mente, pois, se o volume sanguíneo aumenta e a capacitância vascular não é alterada, a pressão arterial se elevará. Esse evento faz com que os rins eliminem o volume excessivo, fazendo com que a pressão se normalize (GUYTON; HALL, 2017). 4.1 RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONA A diminuição da pressão sanguínea es� mula uma via complexa, e libera um hormônio, a angio- tensina II, que consequentemente es� mula a secreção de do hormônio esteroide aldosterona. A ANG II é um componente do sistema renina-angiotensina, uma via para manutenção da pressão arterial que atua em vários passos (SILVERTHORN, 2017). Após a queda da pressão arterial como mencionado acima, as reações intrínsecas dos rins fa- zem com que muitas das moléculas de pró-renina (angiotensinógeno) nas células justaglomeru- lares sejam clivadas, liberando renina, que é uma enzima sobre outra proteína plasmá� ca, a glo- bulina, que consequentemente libera a angiotensina I de 30 minutos a uma hora se transforma em angiotensina II que ocorre, em grande parte, nos pulmões, enquanto o sangue fl ui por seus pequenos vasos catalisados pela enzima (GUYTON; HALL, 2017). FIGURA 7 - FLUXOGRAMA DO SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA Fonte: Adaptado de Guyton e Hall (2017). U N ID A D E 0 3 61 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Como observado no fl uxograma anterior, a angiotensina II faz com que os rins além de vaso- constrição após uma queda de pressão artéria, ele também retém sal e água. Esse fenômeno ocorre atuando diretamente sobre os rins para provocar retenção de sal e de água, e também faz com que as glândulas adrenais secretem aldosterona (GUYTON; HALL, 2017). Os rins são responsáveis pela maior parte da excreção do sódio, e apenas uma pequena parte deste soluto deixa o corpo por fezes ou suor. O que regula os níveis sanguíneos de sódio (Na+) é uma das vias endócrinas regulada pelo hormônio do � po esteroide aldosterona, resumidamente, quando mais aldosterona, mais Na+. (SILVERTHORN, 2017). Segundo Guyton e Hall (2017), tanto o efeito direto da angiotensina sobre os rins quanto seu efeito por meio da aldosterona são importantes no controle da pressão arterial a longo prazo. CONSIDERAÇÕES FINAIS Quando se trata do sistema circulatório, muitos temas básicos pertencentes à fi siologia humana tornam integrados. O sangue percorre por vasos devido à alta pressão gerada pela contrac� lidade do ventrículo. Esta circulação provê um caminho essencial para troca de substâncias de célula para célula, isso envolve hormônios e outros sinais químicos. A contração do miocárdio, tanto quanto a contração dos músculos esquelé� co e liso, demonstra a importância das interações moleculares (SILVERTHORN, 2017). Segundo Guyton e Hall (2017), o coração humano contém um sistema especial para a autoex- citação rítmica e a contração repe� � va de aproximadamente bilhões de vezes na vida de um indi- víduo. Esse fenômeno ocorre por dois sistemas sincronizados com uma máxima efi ciência, mesmo assim, ainda é susce� vel a falhas que podem até causar a morte. O potencial de ação do coração, responsável por esta autoexcitação é composto pelos nodo si- noatrial, nodo atrioventricular, fi bras de Purkinje, pelo qual. Se responsabiliza por levar esses sinais elétricos muito rápido provocando a contração dos ventrículos (BOER, 2017). De acordo com Silverthorn (2017), o corpo humano contém uma trama de vasos sanguíneos de- nominados de artérias, responsável por levar o sangue para o corpo, e as veias, responsável pelo re- torno do sangue ao coração, sendo cada uma com caracterís� cas peculiares em sua estrutura. Além disso, essa trama de vasos se estreita nas periferias dos tecidos, onde passam a se chamar capilares. Leia a reportagem “Nasce o rim biônico para dizer adeus à máquina de hemodiálise”, onde cien� stas dos Estados Unidos estão preparando um rim ar� fi cial para implantar em pacientes crônico-renais. Disponível em: h� ps://bit.ly/2UtY0mH. Acesso em 25 mai. 2020. LEITURA U N ID A D E 0 3 62 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A As veias periféricas são capazes de impulsionar sangue mesmo estando contra a gravida, ela contém em seu sistema válvulas que permitem que o sangue não refl ua, além disso, também contam com o os músculos esquelé� cos para executar compressão e adiantar o sangue, pra esse sistema, dá-se o nome de bomba venosa (GUYTON; HALL, 2017). Quanto a pressão arterial, os ventrículos ao expulsarem o sangue de suas cavidades gera uma alta pressão nas paredes da artéria, que é a força propulsora do fl uxo sanguíneo. A aorta e as arté- rias atuam como um reservatório de pressão durante o relaxamento ventricular. A pressão arterial é mais alta nas artérias e ameniza ao longo do trajeto pelo corpo. Ao chegar nas arteríolas o fl uxo de sangue é regulado através da autorregulaç ã o miogênica. Quando ocorre a vasoconstrição au- menta a resistência oferecida por uma arteríola e diminui o fl uxo sanguíneo (SILVERTHORN, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), para a sobrevivência a longo prazo de um indivíduo, a in- gestão e a eliminação de líquidos devem ser totalmente balanceadas, essa função é executada pe- los sistemas nervosos e hormonais (angiotensina e aldosterona), e ainda por sistemas de controle nos rins, que regulam sua excreção de sal e água. Ou seja, se o volume sanguíneo aumenta e a ca- pacitância vascular não é alterada, a pressão arterial também aumentará. Desta forma, a elevação fará com que os rins eliminem o volume excessivo, fazendo com que a pressão retorne ao normal. Quanto ao controle de defesa referente a alterações de pressão arterial, podemos perceber que possuímos o sistema nervoso para essa resposta. Podemos observar também que o sistema renal é também um mecanismo de defesa, porém a longo prazo. Deste modo, a sequência para defesa emergencial do corpo humano é primeiro o sistema nervoso e a estabilização pelos rins (GUYTON; HALL, 2017). ANOTAÇÕES UNIDADE OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM VÍDEOS DA UNIDADE https://qrgo.page.link/5JKnE https://qrgo.page.link/z8LPq https://qrgo.page.link/md3Di 04 SISTEMAS DE CONTROLE, METABOLISMO E SISTEMA REPRODUTOR » Analisar a inter-relação entre os sistemas respiratório,renal e diges� vo para homeostasia de líquidos corporais; » Compreender a fi siologia da manutenção do corpo humano, entrada e saída de substâncias do organismo; » Caracterizar o sistema reprodutor humano masculino e feminino. U N ID A D E 0 4 64 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A INTRODUÇÃO A respiração possui dois signifi cados, a promoção da respiração celular, dentro das células para o metabolismo, e a troca de gases, oxigênio e dióxido de carbono com o ambiente (VANDER, 2017). O metabolismo aeróbio das células vivas consome o oxigênio e produz dióxido de carbono, sendo este um gás toxico que deve ser eliminado do nosso organismo. Para isso, a troca gasosa, denominada nos alvéolos de hematose, requer uma super� cie fi na e úmida, além de uma bomba para mover o ar e um sistema circulatório para transportar estes gases (SILVERTHORN, 2017). Dentre as funções de troca de gases, a respiração também desempenha outras funções, como o controle do pH e a vocalização, por meio de vibrações das cordas vocais na laringe (BOER, 2017). Também como sistema de controle do corpo humano o sistema renal tem como principal fun- ção a homeostase dos líquidos corporais, ajustando as quan� dades de eletrólitos por meio de vários processos fi siológicos (BOER, 2017). Os rins são as formas primarias de eliminação de substâncias indesejáveis do organismo, como descreve Guyton e Hall (2017), isto inclui, ureia, crea� nina, ácido úrico, produtos da degradação de hemoglobina e metabolitos de vários hormônios. Para a manutenção de homeostase, a excre- ção de água e eletrólitos deve ser cuidadosamente combinada com ganhos. Se dissemos que os rins atuam no controle eliminando líquido necessitamos ingeri-los para ajustar as quan� dades de líquidos no organismo, desta forma, o sistema diges� vo abastece o corpo com supri- mento con� nuo de água, eletrólitos e nutrientes. Para que isso ocorra, este sistema, atua na movimen- tação do alimento pelo trato gastrointes� nal, na secreção de soluções diges� vas e digestão mecânica e química dos alimentos, absorvendo pelos capilares os produtos ingeridos (GUYTON; HALL, 2017). A reprodução humana é uma área da fi siologia no qual devemos pensar como possuímos avan- ços signifi ca� vos comparados a outros animais. Assim, como outros animais, os seres humanos possuem fer� lização interna, são sexualmente dimórfi cos, homens e mulheres são fi sicamente dis- � ntos estruturalmente. Os hormônios sexuais possuem papel signifi ca� vo, atuando na fase adulta quanto no encéfalo do embrião no útero (SILVERTHORN, 2017). As funções reprodutoras no sexo masculino se dividem em espermatogênese, desempenho do ato sexual masculino e regulação das funções reprodutoras por vários hormônios no qual se relacio- nam com outras funções do organismo. Já as funções femininas se dividem em preparação do corpo da mulher para a concepção e gravidez e o período de gestação em si (GUYTON; HALL, 2017). 1. RESPIRAÇÃO O sistema respiratório do corpo humano se divide em duas regiões cada uma com sua função es- pecífi ca. Trata-se da região onde ocorre a troca gasosa entre ar e sangue e outra região responsável pela condução do ar para esta região respiratória (FOX, 2007). U N ID A D E 0 4 65 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Podemos fazer essa separação de regiões respiratórias por vias respiratórias superiores e vias respiratórias inferiores. As superiores, consistem nos órgãos: fossas nasais, laringe e faringe e as vias inferiores: consistem em traqueia, brônquios e pulmões (BOER, 2017). Observe na Figura 1 a divisão dos sistemas respiratórios inferiores e superiores. Note o círculo na direita onde demonstra o alvéolo, nessa estrutura capilar ocorre a troca gasosa, de dióxido de carbo- no por oxigênio. FIGURA 1 - APARATO RESPIRATÓRIO Fonte: (BOER, 2017, p. 196). A ven� lação é o processo mecânico que leva o ar para dentro e fora dos pulmões para que seja promovida a troca dos gases entre o ar e o sangue. Esta troca ocorre por processo de difusão pelo tecido pulmonar, chamado de hematose (FOX, 2007). O sistema respiratório consegue obter o ar da atmosfera e prepará-lo para entrar nos pulmões, deixando limpo, fi ltrado e úmido. O ar entra pelas fossas nasais onde os pelos difi cultam a entrada de impurezas, em seguida, passa por um turbilhão das conchas nasais e mucosas e as impurezas que conseguiram passar se prendem no muco (BOER, 2017). Segundo Silverthorn (2017), o condicionamento do ar possui 3 componentes: Aquecimento do ar à temperatura corporal de 37 graus; adição de vapor de água ao a� ngir a umidade de 100%; fi l- tragem de impurezas, desde traqueia até os alvéolos, incluindo bactérias e vírus. Desta forma, o ar chega aos alvéolos para cumprir sua missão. U N ID A D E 0 4 66 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 1.1 MECÂNICA DA VENTILAÇÃO Para que o ar, após os processos de fi ltração e umidifi cação, chegue aos alvéolos, os pulmões pro- movem movimentos de expansão e contração. Esses movimentos ocorrem de duas maneiras: subida e descida do diafragma e elevação e depressão das costelas (GUYTON; HALL, 2017). Boer (2017), denomina esta ação da caixa torácica de “bomba”, que impulsiona o ar para fora e para dentro do sistema respiratório, se tornando num ciclo simples de expiração e inspiração. A respiração normal, que é uma respiração tranquila quando se está relaxado, é exercida pelo musculo diafragma (Figura 2). Esse músculo puxa a base dos pulmões para baixo, em seguida o mus- culo diafragma simplesmente relaxa e os próprios pulmões promovem a retração. A respiração vigo- rosa que ocorre quando as forças elás� cas não são sufi cientes e os músculos do abdome e contraem para elevar o conteúdo abdominal assim encolhendo os pulmões (GUYTON; HALL, 2017). O método secundário de expansão dos pulmões ocorre quando se tem a elevação da caixa toráci- ca que ao elevar-se expande a área dos pulmões tracionando as costelas para frente e distanciando o esterno da coluna, isso implica no ganho de 20% no diâmetro do tórax quando está em inspiração máxima em relação com a expiração (GUYTON; HALL, 2017). A caixa torácica é elevada pelos músculos da inspiração e deprimida pelos músculos da expiração. Os músculos inspiradores de maior relevância são músculos esternocleidomastoideos, serráteis an- teriores e escalenos; os músculos expiradores principais que deprimem a caixa torácica são o reto abdominal e os intercostais internos (GUYTON; HALL, 2017). FIGURA 2 - INSPIRAÇÃO E EXPIRAÇÃO: MOVIMENTO DO MÚSCULO DIAFRAGMA RESPIRAÇÃO Ar Diafragma Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 4 67 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Boer (2017) explica que a composição estrutural dos pulmões é envolta por duas membranas denominadas de pleura parietal que está aderida a parede da caixa torácica e pleura visceral ligada in� mamente ao pulmão; entre essas membranas existe um fl uido chamado de liquido pleural que exerce uma pressão nega� va de -3 mmHg que impede o pulmão de diminuir de tamanho justa- mente por sua pressão nega� va dando a capacidade de se distender (complacência). 1.2 TRANSPORTE DOS GASES A respiração é uma mecânica que agrupa elevada quan� dade de entrada e saída de ar nos pulmões que por sua vez tem como função a troca de gases entre o espaço alveolar e as células. No espaço alveolar os gases como o oxigênio e o dióxido de carbono são cambiados do meio mais concentrado para o mais concentrado, como demonstrado na fi gura 3 (SILVERTHORN, 2017). Boer (2017) menciona que o ar ao entrar nos pulmões provoca a hematose, que é a troca do gás carbônico pelo oxigênio dentro dos pulmões, nos sacos alveolares recobertos por vasos capilares. FIGURA 3 - CAPILARES ALVEOLARES: HEMATOSE HEMATOSE Alvéolos Oxigênio Dióxido de Carbono Parede Alveolar Hemácias Oxigênio entrando Dióxido de Carbono saindoan� gos das civilizações egípcia, indiana e chinesa já descreviam as tenta� vas de médicos para tratar diversas doenças e tentar restabele- cer a saúde. Nunca houve uma época tão emocionante para a fi siologia. Segundo Silverthorn (2017, p. 2), fi siologia é o estudo do funcionamento normal de um orga- nismo e de suas partes, incluindo todos os processos � sicos e químicos. Este termo signifi ca lite- ralmente “conhecimento da natureza”. Aristóteles (384-322 a.C.) u� lizou a palavra em um sen� do amplo para descrever o funcionamento de todos os seres vivos, não apenas do corpo humano. Entretanto, Hipócrates (460-377 a.C.), considerado o pai da medicina, u� lizou a palavra fi siologia com o sen� do de “o poder de cura da natureza” e, depois disso, o campo tornou-se in� mamente associado à medicina. No século XVI, na Europa, a fi siologia foi formalizada como o estudo das fun- ções vitais do corpo humano. Atualmente, no entanto, o termo voltou a ser u� lizado para se referir ao estudo dos animais e das plantas. Hoje, nos benefi ciamos de séculos de trabalho desenvolvido pelos fi siologistas, os quais construíram uma base sólida de conhecimento sobre o funcionamento do corpo humano. De acordo com Boer (2017) um tema especial da fi siologia é a integração dos sistemas. É possí- vel observar a existência de uma “comunicação” entre as células, os órgãos e os sistemas do corpo humano. Isso ocorre para manter um equilíbrio dinâmico, no qual todas as células possam con- viver de modo seguro e harmoniosamente dentro de um ambiente saudável; ou seja, compa� vel com a vida. Além disso, os avanços nas áreas da biologia celular e molecular, anatomia, imunolo- gia, microbiologia, farmacologia, dentre outras disciplinas, ajudam a explicar ou, ao menos, chegar a hipóteses para tantos mecanismos de ação que, a todo momento, “são ligados e desligados” no corpo humano, responsáveis pela origem, pelo desenvolvimento e pela progressão da vida. 1. NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO CELULAR DE ACORDO COM A TEORIA EVOLUCIONISTA, APÓS O BIG BANG, A GRANDE EXPLO- SÃO QUE DEU ORIGEM AO UNIVERSO, O PLANETA TERRA SURGIU COMO UMA GRAN- DE ‘BOLA DE FOGO’. COM O TEMPO, ESSE IMENSO PLANETA EM CHAMAS COMEÇOU A SE RESFRIAR, DEVIDO À DISTÂNCIA DO SOL. OS ELEMENTOS QUÍMICOS COMO HI- DROGÊNIO, CARBONO E O OXIGÊNIO, DENTRE OUTROS, EM CONSTANTES REAÇÕES, DERAM INÍCIO AO APARECIMENTO DE VÁRIAS SUBSTÂNCIAS, SENDO A PRINCIPAL A ÁGUA. A TERRA TRANSFORMOU-SE EM UM GRANDE OCEANO, CUJAS ÁGUAS SALGADAS PROVAVELMENTE PROPICIARAM O SURGIMENTO DE AGLOMERADOS MOLECULARES ORGÂNICOS ESTRUTURADOS, CONHECIDOS COMO COACERVADOS (BOER, 2017, p. 2). U N ID A D E 0 1 8 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Boer (2017) aponta que uma das comprovações dessa teoria é que todas as células do ser hu- mano, aproximadamente 100 trilhões, vivem ainda em um ambiente muito parecido com aquele mar primi� vo. Tais células fi cam mergulhadas em um líquido salgado, chamado de líquido extra- celular ou inters� cial. FIGURA 1 - MODELO DE UMA CÉLULA Fonte: (BOER, 2017, p. 2). O desenvolvimento da vida celular fez surgir várias estruturas localizadas e protegidas em seu interior: as organelas. Desse modo, todas as células atuais apresentam membrana plasmá� ca, lí- quido intracelular, citoplasma ou citosol, núcleo com material gené� co, citoesqueleto e organelas, como ilustrado na Figura 1. Basicamente, se falando em estrutura, todas as células humanas são iguais, visto que apresentam os mesmos elementos cons� tuintes. O que diferencia uma célula de outra é justamente a sua função (BOER, 2017). No nível mais básico de organização, os átomos dos elementos ligam-se, formando moléculas. Nos seres vivos, os conjuntos de moléculas formam a célula, a menor unidade estrutural capaz de realizar todos os processos vitais. U N ID A D E 0 1 9 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 2 - NÍVEL DE ORGANIZAÇÃO DO CORPO HUMANO Fonte: (TORTORA, 2013, p. 3). Considera-se que “quando várias células idên� cas se agrupam e desenvolvem a mesma função, diz-se que elas formam um tecido. Os tecidos dão origem aos órgãos e estes originam os sistemas. Os sistemas, trabalhando harmonicamente, dão origem ao organismo” (BOER, 2017, p. 3). Os conjuntos de células que desempenham funções relacionadas são chamados de tecidos. Os te- cidos formam unidades estruturais e funcionais, conhecidas como órgãos, e os grupos de órgãos inte- gram suas funções para formar os sistemas. Alguns dos sistemas recebem nomes alterna� vos, os quais se baseiam nos nomes dos órgãos do sistema mais do que na função do sistema. O sistema musculoes- quelé� co propicia a sustentação e os movimentos corporais, por exemplo (SILVERTHORN, 2017). QUATRO SISTEMAS REALIZAM A TROCA DE SUBSTÂNCIAS ENTRE OS MEIOS IN- TERNO E EXTERNO. O SISTEMA RESPIRATÓRIO (PULMONAR) REALIZA AS TROCAS GASOSAS; O SISTEMA DIGESTÓRIO (GASTRINTESTINAL) ABSORVE NUTRIENTES E Continua > U N ID A D E 0 1 10 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A ÁGUA E ELIMINA RESÍDUOS; O SISTEMA URINÁRIO (RENAL) REMOVE O EXCESSO DE ÁGUA E RESÍDUOS METABÓLICOS; E O SISTEMA REPRODUTIVO PRODUZ OS GAMETAS FEMININO E MASCULINO. OS QUATRO SISTEMAS REMANESCENTES ESTENDEM-SE POR TODO O CORPO. O SISTEMA CIRCULATÓRIO (CARDIOVASCULAR) DISTRIBUI SUBS- TÂNCIAS POR MEIO DO BOMBEAMENTO DE SANGUE ATRAVÉS DOS VASOS SANGUÍNE- OS. OS SISTEMAS, NERVOSO E ENDÓCRINO, COORDENAM AS FUNÇÕES CORPORAIS (SILVERTHORN, 2017, p. 3). Continuação > Para sobreviver, a célula necessita de um suprimento con� nuo de água, oxigênio e nutrientes. Para isso, o corpo humano desenvolveu um sistema capaz de transformar os alimentos da natureza em moléculas absorvíveis e u� lizáveis pelas células como o sistema gastrintes� nal e respiratório por exemplo. O corpo humano tem a capacidade de trabalhar 24 horas por dia durante toda a vida para for- necer a força de propulsão necessária à movimentação dos líquidos corporais – o coração. Esses líquidos são conduzidos por uma rede extensa de túbulos, um verdadeiro labirinto, capaz de alcan- çar os mais de 100 trilhões de células: o sistema circulatório. Para compreender a função dos órgãos e seus sistemas, é essencial que primeiro entendamos a organização básica da célula e as funções dos seus componentes. A célula � pica, observada por microscopia óp� ca mostra suas duas principais partes, núcleo e o citoplasma. O núcleo é separado do citoplasma pela membrana nuclear, e o citoplasma é separado dos líquidos circundantes pela membrana celular, também chamada membrana plasmá� ca. FIGURA 3 - ESTRUTURA DA CÉLULA VISTA POR MICROSCOPIA ÓPTICA Fonte: (GUYTON; HALL, 2017, p. 9). As diferentes substâncias, que formam a célula, são chamadas cole� vamente protoplasma, composto, principalmente, de cinco substâncias básicas: água, eletrólitos, proteínas, lipídios e car- boidratos. U N ID A D E 0 1 11 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Guyton e Hall (2017) descrevem que o principal meio líquido da célula é a água, presente na maioria das células, exceto nas células de gordura, na concentração de 70% a 85%. Muitas subs- tâncias químicas celulares estão dissolvidas na água. Outras fi cam suspensas nela, como par� cu- las sólidas. Ocorrem reações químicas nos produtos químicos dissolvidos ou nas super� cies das par� culas suspensas ou das membranas. Os íons mais importantes na célula são os de potássio, magnésio, fosfato, sulfato, bicarbonato, e, em menores quan� dades, os de sódio, cloreto e cálcio. Por exemplo, íons que agem na membrana celular são necessários para a transmissão de impulsos eletroquímicos em nervos e fi bras musculares. Depois da água, as substâncias mais abundantes, na maioria das células, são as proteínas que normalmente cons� tuem 10% a 20% da massa celular. Elas podem ser divididas em dois � pos: proteínas estruturais e proteínas funcionais. Guyton e Hall (2017) aindaCapilares Fonte: Shu� erstock (2020). O transporte de oxigênio é feito através das hemácias também conhecidas como glóbulos ver- melhos ou eritrócitos, apenas 2% do oxigênio total está no plasma sanguíneo. O oxigênio após entrar pelos alvéolos se unem a uma hemoglobina, molécula formada de um grupo heme que contém ferro, com uma globina. Considerando que o oxigênio é primordial à vida, o gás carbônico é dispensável e extremamente tóxico ao corpo humano que pode acarretar acidose (diminuição do pH), depressão do sistema ner- voso central, coma, e podendo levar a morte. O transporte de dióxido de carbono é feito de três ma- neiras: imerso no plasma, unido aos glóbulos vermelhos e em forma de bicabornato (BOER, 2017). U N ID A D E 0 4 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 1.3 CENTRO DA RESPIRAÇÃO De acordo com Silverthorn (2017), a respiração é rítmica que acontece normalmente sem o pensamento consciente parecido com o que acontece com os ba� mentos cardíacos, porém os músculos esquelé� cos não se excitam sozinhos como os músculos do coração, ao invés disso os músculos esquelé� cos necessitam de es� mulos controlados pelo sistema nervoso central. Tem-se como principal obje� vo da respiração a manutenção de níveis ideais de oxigênio, di- óxido de carbono e de íons hidrogênio nos tecidos demandando assim do sistema respiratório uma a� vidade em resposta a esses elementos citados; quando aumentado o nível de dióxido de carbono e/ou de íons de hidrogênio ocorre uma elevação na intensidade demandados para os músculos respiratórios; o aumento de oxigênio não acarreta um efeito tão aparente sobre o centro da respiração (GUYTON; HALL, 2017). A contração muscular no sistema respiratório inicia no tronco do encéfalo disparando poten- ciais de ação involuntariamente e essa interação sináp� ca entre os neurônios geram os ritmos respiratórios infl uenciados pelos gases e íon hidrogênio (SILVERTHORN, 2017). Um grupo de neurônios situados no bulbo e no tronco cerebral são responsáveis pelo centro da respiração que se dividido em três grupos: o respiratório dorsal responsável por controlar a inspiração e o ritmo da mesma; o respiratório ventral que tem papel na inspiração e na expiração e o centro pneumotáxico que limita o tempo da inspiração e acelera a frequência respiratória, como demonstrado na fi gura 4 (GUYTON; HALL, 2017). FIGURA 4 - CENTRO RESPIRATÓRIO BULBAR: CENTRO PNEUMOTÁXICO, RESPIRATÓRIO DORSAL E RESPIRATÓRIO VENTRAL Fonte: (G U YTO N ; HALL, 2017, p. 514). Sistema Respiratório do Canal NTVideo Filmes. Neste vídeo você irá observas a mucosa dos pulmões e o caminho que o ar faz até os alvéolos. Durante o percurso do ar, algumas impurezas e insistem em entrar pela traqueia após a passagem pelas narinas, fi cam re� das na mucosa úmida. Observe no vídeo também, algumas reações que o sistema respiratório nos proporciona como forma de defesa, no caso do espirro e soluço. Disponível em: h� ps://bit.ly/2UrRf4G. Acesso em 25 mai. 2020. VÍDEO 68 U N ID A D E 0 4 69 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A No período em que o corpo está em a� vidade � sica intensa ocorre o aumento de consumo de oxigênio e eleva a quan� dade gerada de dióxido de carbono em até 20 vezes além do normal que consequentemente aumenta a demanda de ven� lação pulmonar para suprir as necessidades respiratórias (GUYTON; HALL, 2017). 2. SISTEMA RENAL O sistema urinário é formado pelos rins, ureteres, bexiga urinária e uretra. Nos rins se produz a urina que inicia quando a água e os solutos migram do plasma sanguíneo para dentro dos néfrons (SILVERTHORN, 2017). Os rins exercem suas funções através da fi ltração do plasma e posterior re� rada de substâncias do fi ltrado em intensidades diferentes, que depende da necessidade do organismo. As principais tarefas exercidas pelos rins são excretar produtos rejeitados do metabolismo de substancias quí- micas estranhas; regular o equilíbrio de água e eletrólitos; controlar a osmolalidade de líquidos do corpo e de concentração de eletrólitos; controle da pressão arterial; controle do equilíbrio áci- do-base; controle na síntese de hemácia; secretar, metabolizar e excretar hormônios e síntese da glicose (GUYTON; HALL, 2017). 2.1 UNIDADE FUNCIONAL DO RIM A unidade funcional do rim é o néfron, um rim humano possui de 800 mil a 1 milhão de néfrons capazes de formar urina. Esses néfrons por sua vez não se regeneram, ou seja, quando ocorre uma lesão, doença ou envelhecimento a quan� dade de néfrons em cada rim vai diminuindo. Depois dos 40 anos o volume de néfrons diminui aproximadamente 10% a cada 10 anos, contudo essa perda não coloca em risco a vida pois ocorrem mudanças adapta� vas que permitem excretar o volume ideal de água, eletrólitos e resíduos (SILVERTHORN, 2017). Os néfrons exercem três funcionalidades primarias que são: fi ltração (ocorre apenas na cápsula de Bowman), reabsorção (sistema onde os líquidos e elementos retornam para o sangue) e secre- ção (remoção de água e elementos do sangue para o interior dos néfrons, através de proteínas transportadoras de membrana e a secreção dá-se nos túbulos proximal, distal e no ducto coletor) (BOER, 2017). A estrutura dos néfrons é oca, parecida com um cano contorcido, que contém elementos tu- bulares, a cápsula de Bowman, o túbulo proximal, alça de Henle, túbulo distal e o túbulo ou ducto coletor, como se demonstra na fi gura 5. Logo, a cápsula de Bowman está situada entre duas arte- ríolas, aferente e eferente. O caminho efetuado pelo liquido nos elementos tubulares inicia nas ar- teríolas aferentes, depois ele chega a cápsula de Bowman e no capilar conhecido como corpúsculo renal, segue para o túbulo proximal, depois o chega a alça de Henle adentrando na medula renal e faz o retorno para o ramo ascendente entrando no túbulo distal e por fi m desembocam o liquido nos ductos ou túbulos coletores (BOER, 2017). U N ID A D E 0 4 70 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 5 - ESTRUTURA DOS CAPILARES GLOMERULARES DOS RINS Glomérulo Cápsula de Bowman Arteríola aferente Arteríola eferente Direção do fl uxo sanguíneo Túbulo proximal Alça de Henle Veia arqueada Artéria arqueada Túbulo distal Ducto coletor (ureter e bexiga) Capilares peritubulares Fonte: Shu� erstock (2020). 2.2 FILTRAÇÃO GLOMERULAR Para a formação de urina, a primeira etapa ocorre nos vasos capilares dos glomérulos dentro da cápsula de Bowman (Figura 5), numa quan� dade de aproximadamente 180 L ao dia (GUYTON; HALL, 2017). Quanto aos capilares glomerulares, o epitélio recobre o corpúsculo renal é do � po fenestrado, desta forma, o fl uído do sangue deve passar por duas barreiras, o poro da célula endotelial e a membrana basal, que forma uma espécie de peneira para o líquido atravessar (BOER, 2017). A fi ltração glomerular (FG) é determinada através de uma soma das forças hidrostá� cas e coloi- dosmo� cas através da membrana glomerular, que fornecem a pressão efe� va de fi ltração (GUY- TON; HALL, 2017). De acordo com Boer (2017), a pressão hidrostá� ca do sangue é uma força que o coração gera ao empurrar substâncias dissolvidas no sangue, fazendo com que atravessem a barreira de fi ltra- ção e que chegue até a cápsula de Bowman. Consequentemente a pressão coloidosmó� ca é uma força oposta, no sen� do contrário, força de volta para o vaso capilar glomerular. Assim, como em outros tecidos, o fl uxo sanguíneo supre os rins com nutrientes e remove as excretas, desta forma, o alto fl uxo para os rins excede em muita esta necessidade. O propósito dis- so é suprir plasma sufi ciente para se ter altas necessidades de fi ltração glomerular para regulação correta dos volumes dos líquidos corporais e concentração dos solutos. Ou seja, os mecanismos que regulam o fl uxo sanguíneo renal estão in� mamente ligados ao controle de fi ltração glomerular e função excretora dos rins (GUYTON; HALL, 2017). U NID A D E 0 4 71 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 2.3 PRODUÇÃO DA URINA Um adulto comum de em média 70 kg produz diariamente de 1 a 2 litros de urina. Os aspectos da urina são coloração amarelada (urocromo), pH na entre 4,0 e 8,0 e a não presença de proteínas (BOER, 2017). A urina é uma excreção liquida produzida pelos ruins por um resultado da taxa de fi ltração me- nos a taxa de reabsorção somado com a taxa de secreção. O início da produção de urina acontece quando um grande volume de líquido quase sem proteínas é fi ltrado pelos glomérulos para dentro da cápsula de Bowman; grande parte do plasma é fi ltrada, com exceção das proteínas, e conforme passa pelos túbulos o líquido é reabsorvido ou excretado (GUYTON; HALL, 2017). Depois de passar o ducto coletor o líquido já recebe o nome de urina, esse líquido desemboca nos ductos papilares e avança para os cálices maiores, como demonstrado na fi gura 6, que se agru- pam para formar a pelve renal. Logo após a pelve a urina é levada até a bexiga urinaria pelos urete- res, local de armazenamento, e logo em seguida eliminada pela uretra pela micção (BOER, 2017). FIGURA 6 - ESTRUTURA RENAL: CÁLICES MAIORES, MENORES, PELVE RENAL E TERÇO PROXIMAL DO URETER Cortex Medula Papila Pirâmide Cálice Arteria Renal Veia Renal Pélvis Uretra Fonte: Shu� erstock (2020). De acordo com Guyton e Hall (2017), a capacidade do rim de formar urina mais concentrada que o plasma é essencial para sobrevivência dos mamíferos terrestres. 3. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO O sistema diges� vo tem como função principal transformar o alimento ingerido em moléculas minúsculas que possam ser absorvidas pelos capilares e u� lizadas nas células do nosso corpo (BOER, 2017). U N ID A D E 0 4 72 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Muitas destas moléculas orgânicas presentes nos alimentos no qual ingerimos é similar às mo- léculas que compõem nossa estrutura corporal, dos tecidos do corpo humano. Muitas vezes, estas moléculas são grandes, polímeros, formados por monômeros, no qual será necessário uma hidro- lise para quebrar estas estruturas para serem absorvidas (FOX, 2007). De acordo com Silverthorn (2017), o sistema diges� vo tem início na boca, no qual tem a função de recepção do alimento. O trato gastrintes� nal, consiste em esôfago, estomago, intes� no delgado e o intes� no grosso. Observe na fi gura 7 que trato é um longo tubo de paredes musculares alinha- das com epitélio secretor e transportador, ou seja, o alimento move-se pelo trato propelido por ondas de contrações musculares denominadas de peristal� smo. FIGURA 7 - ÓRGÃOS E GLÂNDULAS QUE COMPÕEM O SISTEMA DIGESTIVO Boca Fígado Vesícula biliar Pequeno intes� no Apêndice Reto Ânus Intes� no grosso Pâncreas Estômago Esôfago Glândulas salivares Fonte: Shu� erstock (2020). 3.1 BOCA Fisiologicamente, as funções da boca, se resumem em mistura do alimento ingerido com di- versas substâncias e movimento. Ou seja, secreção de saliva, digestão de carboidratos e gordura, mo� lidade para mas� gação e deglu� ção (BOER, 2017). Grande parte do processo de mas� gação ocorre devido a um refl exo de mas� gação, inervado pelo quinto par de nervo craniano. Quando o alimento está na boca, gera um refl exo nos músculos da mas� gação que promove a contração refl exa, ou seja, permi� ndo que a mandíbula de mova, os dentes cerrem e assim repe� damente (GUYTON; HALL, 2017). U N ID A D E 0 4 73 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A De acordo com Boer (2017), a força exercida pelos músculos da mas� gação são de aproxima- damente 70 kg em cada hemiarco da face. Desta forma, os dentes são os principais órgãos aces- sórios para a digestão mecânica, formados por tecidos duros, contém tecido conjun� vo inervado e vascularizado. De acordo com Guyton e Hall (2017), a deglu� ção é um mecanismo complexo, devido ao fato de a função da faringe ser tanto para respiração quanto para deglu� ção. A deglu� ção é dividida de duas formas, em voluntário e o estágio faríngeo, ou seja, involuntário, e ainda, um estágio esofági- co, que também é involuntário. Quando desejamos engolir o alimento, a língua empurra o bolo alimentar em direção ao pala- to mole na porção posterior da boca, onde, justamente neste local, existem neurônios sensi� vos que inicia o refl exo da deglu� ção. Consequentemente, este refl exo inibo o da respiração, onde a epiglote se curva sobre a entrada da traqueia e sucessivamente, na entrada do estomago a válvula cárdia se relaxa para receber o alimento no estomago (BOER, 2017). 3.2 ESTÔMAGO Localizado abaixo do diafragma na região epigástrica o estomago fi ca ligado superiormente ao esôfago e inferiormente ao intes� no delgado. Anatomicamente, se divide em fundo, corpo e pilo- ro, onde se liga ao duodeno, primeira porção do intes� no delgado (BOER, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), estão associadas as funções de armazenar, misturar e esvaziar lentamente o quimo até seja possível a absorção no duodeno. Desta forma, à medida que o alimento entra no estomago formam círculos concêntricos de alimento, acomodando até apro- ximadamente 0,8 a 1,5 litro de quimo. Já Silverthorn (2017), determina que diariamente, 3,5 litros de bebida e saliva entram no esto- mago por dia. Os movimentos do estomago são mistura peristál� ca e propulsão, além de ser reservatório, o bolo alimentar se mistura com ácido e enzimas gástricas, onde passa a se chamar de quimo (BOER, 2017). Histologicamente o lúmen do estômago é alinhado com o epitélio produtor de muco, deno- minado favelas gástricas, no qual, recebem as glândulas gástricas profundas, na camada mucosa (SILVERTHORN, 2017). Quanto a mistura e propulsão, Guyton e Hall (2017) explicam que os sucos diges� vos secreta- dos pelas glândulas das paredes de toda extensão do estomago entram em contato com o alimen- to e enquanto este quimo es� ver por ali, será promovido ondas de mistura, que se deslocam da porção média e superior da parede gástrica em direção ao antro, ocorrendo de 15 a 20 segundos. Ainda, Guyton e Hall (2017) determinas que além das células secretoras de muco que revestem todo o estomago, a mucosa estomacal contém dois � pos de glândulas importantes, são as oxín� - cas e pilóricas. De acordo com Silverthorn (2017), as secreções gástricas protegem e digerem, a secreção de gastrina, secretam o hormônio de mesmo nome no sangue, é es� mulado pela presença de amino- U N ID A D E 0 4 74 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A ácidos e pep� deos no estomago além de serem desencadeado por refl exos neurais. Já a secreção acida, secretam ácido gástrico, ou seja, ácido clorídrico, em dia de 1 a 3 litros por dia, no qual o pH pode chegar a 1. Logo, a secreção enzimá� ca produz a pepsina e lipase gástrica, importante papel na digestão de carne. Ainda, temos a secreção parácrina, de mucosa gástrica, com a histamina, que es� mula a secreção acida, a somatosta� na que reduz a acidez e fator intrínseco importante para absorção de vitamina B no intes� no. De acordo com Boer (2017), no estomago ocorre absorção excepcionalmente somente de subs- tâncias lipossolúveis, como álcool e ácido ace� lsalicílico, pois o estomago não tem a função de absorção, apenas armazenamento e quimodigestão. 3.3 INTESTINOS A maior parte da digestão e absorção de nutrientes ocorre no duodeno e no jejuno, do intes� no delgado, juntamente com substâncias provenientes do � gado e pâncreas (BOER, 2017). O intes� no delgado é a porção do TGI, entre o es� ncter pilórico do estomago até a válvula ileocecal no intes� no grosso, seu nome delgado é proveniente das vilosidades pregueadas, esse arranjo arquitetônico aumenta a área superfi cial para a reabsorção de substâncias (FOX, 2007). Uma vez que o quimo passa paro o intes� no se inicia a fase intes� nal, onde os conteúdos são lentamente lançados para frente através de movimentos peristál�cos segmentados. Isso faz com que o quimo já com as enzimas do estomago liberem os nutrientes a serem absorvidos na mucosa intes� nal (SILVERTHORN, 2017) De acordo com Boer (2017), após o quimo chegar no duodeno inicia a liberação de três hor- mônios muito importantes. A secre� na que diminui a mo� lidade de produção de ácido gástrico, a CCK que es� mulada pela presença de gordura promove a ejeção de bile a par� ra da vesícula biliar e a GIP liberado na presença de carboidrato na alimentação e promove a inibição da mo� lidade da secreção gástrica. Ou seja, são hormônio a� vadores e inibidores do estomago. O intes� no grosso é um absorvedor de água, eletrólitos e algumas vitaminas do quimo, ou seja, esta porção do TGI e responsável pela eliminação de excretas do corpo através do canal anal. Esta porção do intes� no possui quase nenhuma função diges� va, produzem vitamina K e ácido fólico através de microbiotas intes� nais (FOX, 2007). As fezes são compostas aproximadamente por três quartos de água e um quarto de matéria solida, que são bactérias mortas, gordura, matéria inorgânica proteínas e restos de alimentos não digeridos, como bile e células epiteliais degradadas. A cor é proveniente da bilirrubina e odor de ações bacterianas (GUYTON; HALL, 2017). REFLITA O câncer de esôfago é uma lesão maligna que acomete as células que revestem o interior do órgão, a� nge homens entre 50 a 70 anos. É através do esôfago que alimentos sólidos, pastosos e Continua > U N ID A D E 0 4 75 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A líquidos chegam até o estomago, no qual promovem o avanço deste conteúdo pelo peristal� smo. A parede do estomago é formada por quatro diferentes tecidos, a mucosa, submucosa, muscular e adven� cia, além do mais, nas extremidades contém es� ncteres esofágicos para controlar a pas- sagem do alimento após mas� gação. Os dois � pos de canceres mais frequentes são carcinoma epidermoide escamoso e adenocarcinoma, que correspondem a 5% dos casos da enfermidade. A irritação crônica do esôfago contribui para alteração do tecido que reveste a mucosa esofágica, no qual facilita o aparecimento de uma neoplasia. Para isso, algumas doenças esofágicas se tornam facilitadoras do câncer de esôfago, como o caso do esôfago de Barret e esofagite de refl uxo, no qual o refl uxo gastresofágico agride a mucosa do órgão pela acides do suco gástrico, por longos períodos, esta condição provoca uma mudança de epitélio na mucosa. Outra doença também que é um fator de risco se trata da acalasia, que é uma alteração no es� ncter inferior, denominado de válvula cárdia, no qual ocorre uma difi culdade na passagem do alimento provocando dilatação do esôfago. Nas fases iniciais do tumor costuma-se ser assintomá� cos, tornando um achado de diagnos� co a outras doenças, porém, esse � po de câncer costuma ser progresso nas fases fi nais. A cirurgia é indicada em grande parte dos casos e pode ser realizada via endoscopia em casos onde o tumor é pequeno, porém, em casos graves uma opção é a esofagectomia, além de radio- terapia e quimioterapia. Em casos que o tumor impede a passagem do alimento também pode desobstruir o esôfago com stent autoexpansivo usado em cardiologia. Quando estas manobras não podem ser realizadas a alimentação pode ser man� da por sondas colocadas via endoscópica. A prevenção do câncer de esôfago está totalmente direcionada ao es� lo de vida e dietas balance- adas além da pra� ca de exercícios � sicos. Fonte: h� ps://drauziovarella.uol.com.br/doencas-e-sintomas/cancer-de-esofago/ Acesso 11/11/2019 23:30. Continuação > 3.4 FÍGADO, VESÍCULA BILIAR E PÂNCREAS O � gado regula a função química do sangue de muitas maneiras, além de ser responsável pela produção e secreção da bile, que fi ca armazenado na vesícula biliar. Já o pâncreas produz o suco pancreá� co no qual é liberado no duodeno (FOX, 2007). O � gado mantém um nível de glicose constante e pode até mesmo transformar o excesso de glicose em triglicerídeos, através do glicogênio, ácido lá� co e aminoácidos. Além disso, o � gado é o principal órgão que armazena diversas vitaminas e minerais como ferro e cobre (BOER, 2017). O � gado tem uma capacidade de regeneração ainda pouco jus� fi cável pela ciência. O processo de regeneração após algum dano é extraordinariamente rápido, 5 a 7 dias em ratos, por exemplo. Es� ma-se que durante a regeneração os hepatócitos se repliquem uma ou duas vezes, depois que o volume hepá� co normal seja reestabelecido os hepatócitos retornam em seu estado de repouso (GUYTON; HALL, 2017). A bile é uma solução não enzimá� ca, composta por sais biliares, pigmentos biliares, e coleste- rol. Resumidamente, os sai biliares funcionam como um detergente para tornas a gordura solúvel (SILVERTHORN, 2017). Composto basicamente de água, sais, enzimas e bicarbonato de sódio, de acordo com Boer (2017), o pâncreas produz até 1,500 ml de suco pancreá� co por dia, produz enzimas responsáveis pela dissolução de proteínas, entre as mais importantes estão a amilase, dissolve carboidratos, U N ID A D E 0 4 76 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A a tripsina, quimotripsina, elastase, que dissolvem proteínas e por fi m, a lipase pancreá� ca, que dissolve triglicerídeo. 3.4.1 INSULINA E GLUCAGON Além de funções diges� vas do pâncreas, ele secreta dois hormônios importantes, cruciais para a regulação normal do metabolismo da glicose, lipídios e proteínas, tais hormônios são a insulina e o glucagon. A insulina desempenha um papel importante no armazenamento do excesso de ener- gia e carboidrato, no caso de proteínas, e exerce efeito na captação de aminoácidos e converte em proteína (GUYTON; HALL, 2017). Quanto ao glucagon, Guyton e Hall (2017), determina que se trata de um hormônio com diver- sas funções opostas o da insulina, sendo a mais importante aumentar a glicose sanguínea. Sua se- melhança com a insulina se trata da estrutura e peso molecular. Resumidamente o glucagon possui como principal função a glicogenólise e aumento de gliconeogênese no � gado, ou seja, elevem grandemente a disponibilidade de glicose no organismo. 4. FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO HUMANA A reprodução sexual é o mecanismo no qual o ser humano consegue gerar fi lhos a par� r de células germina� vas, espermatozoide e óvulos, ou seja, fer� lização (BOER, 2017). As gônadas embrionárias primi� vas podem se tornar tes� culos ou ovários na gestação. Para que isso ocorra um gene específi co no cromossomo Y induz as gônadas embrionárias a se torna- rem tes� culos, pois as mulheres não possuem este cromossomo Y e ausência dele consequente- mente promove o desenvolvimento de ovários (FOX, 2007). O sistema reprodutor é cons� tuído de genitálias e as gônadas produtoras de gametas e hormô- nios. Nos homens a genitália é o pênis e as gônadas os tes� culos, na mulher a genitália é a vagina e os ovários os gametas são produzidos juntamente com os hormônios, como demonstrado na fi gura 8 (BOER, 2017). FIGURA 8 - ÓRGÃOS REPRODUTORES MASCULINO E FEMININO ÓRGÃOS MASCULINOSÓRGÃOS FEMININOS Trompa de Falópio Bexiga Ovário Folículos Infundíbulo Ligamento ovariano Vagina Colo do útero Canal cervical Miométrio Endométrio Útero Fundo uterino Próstata Uretra Pênis Abertura uretral Prepúcio Tes� culo Epidídimo Glândula bulbouretral Canal deferente Vesícula seminal Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 4 77 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Os principais hormônios sexuais são os androgênios, testosterona e DHT (di-hidrotestosterona), os estrogênios, sendo o principal o estradiol e a progesterona. Consequentemente, no sexo mas- culino predomina os androgênios e feminino a progesterona e estradiol (VANDER, 2017). 4.1 GAMETOGÊNESE Tanto no homem quanto na mulher as células germina� vas das gônadas embrionárias sofrem uma serie de divisões mitó� cas que faz aumentar seu número. Após este processo,estas células já estão prontas para sofrer mitose e iniciar a divisão que formarão os gametas (SILVERTHORN, 2017). De acordo com Vander (2017), de uma maneira resumida, a gametogênese produz células fi lhas com 23 cromossomos e dois eventos durante a primeira divisão meió� ca, cross-over celular e uma distribuição aleatória de pares de cromá� des maternos e paternos entres estas células fi lhas. 4.1.1 ESPERMATOGÊNESE Ao nascer os tes� culos do recém-nascido não progridem além da mitose e contém apenas cé- lulas germina� vas ina� vas, onde irão amadurecerem nos primeiros anos da adolescência. Após a puberdade as células espermatogônias iniciam o processo de meiose para originar espermatozoi- des primários e algumas ainda con� nua a fazer mitose (SILVERTHORN, 2017). Segundo Guyton e Hall (2017), a espermatogônia cruza a camada de células de Sertoli e for- mam os espermatócitos primários e após a meiose formam os secundários que dias depois, con- sequentemente, se dividem formando espermá� des que serão modifi cados em esperma. 4.1.2 OOGÊNESE As células germina� vas ovogonias no ovário embrionário completa mitose no quinto mês de de- senvolvimento fetal, que irá gerar os ovócitos primários, que consequentemente irão cessar e não serão mais formados. Diferentemente do sexo masculino, a meiose na oogênese não é retomada na puberdade, ela só se fi nalizara caso um ovócito for fecundado por um espermatozoide. O desenvol- vimento de ovócito primário ocorre na divisão em duas células, o ovócito secundário e corpúsculo polar, onde ele se regenerará, e o secundário será selecionado para ovulação (SILVERTHORN, 2017). Para homens com baixa quan� dade de espermatozoides, se aconselha não usar cuecas e cal- ças apertadas e de material sinté� co, nestes casos, ocorre um aumento da temperatura, pois os tes� culos se aproximam muito do corpo humano, promovendo assim, a diminuição ainda maior do número de gametas masculinos. Além deste fato, uma anomalia chamada criptorquidismo, é quando os tes� culos não descem para o escroto durante o desenvolvimento da criança. Caso este fato se persiste na puberdade, ocorre esterilização. Um enovelamento por dilatação das veias do cordão espermá� co, chamado de varicocele também pode atrapalhar a produção de esperma- tozoides, visto que ocorre o aumento de temperatura. Esta é uma doença que acomete 15% dos homens, pode ser resolvida com cirurgia ou incisão (BOER, 2017, p. 148). SAIBA MAIS U N ID A D E 0 4 78 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Na puberdade, permanecem apenas 300 mil ovócitos nos ovários e apenas uma porcentagem a� ngem a maturidade, os que não amadurecem se degeneram, e o restante se desenvolvem (GUY- TON; HALL, 2017). Os anos reprodu� vos da mulher se caracterizam por variações rítmicas mensais da secreção dos hormônios femininos no qual se relacionam com alterações nos órgãos sexuais. O ciclo mensal feminino, como descrevem Guyton e Hall (2017), tem duração em média de 28 dias, resulta pri- meiramente na liberação de um óvulo a cada mês e a preparação do endométrio para implantação do ovulo fer� lizado sempre é preparado com antecedência em certo momento no mês. 4.2 EIXO HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE-GONADAL De acordo com Guyton e Hall (2017), grande parte dos hormônios hipofi sários anteriores é re- gulado por hormônios de liberação. Após serem formado no hipotálamo estes hormônios encami- nhados pra a glândula hipófi se anterior por meio do sistema hipotalâmico-hipofi sário, observado na fi gura 9. Se tratando do sistema reprodutor, o hormônio gonadotropina é um importante liberador. A hipófi se anterior, localizada na sela turco do osso esfenoide, secreta e produz dois hormônios gonadotrópicos, o FSH (folículo-es� mulante) e o LH (luteinizante), mesmo parecendo serem hor- mônios de ações na mulher, estes hormônios também atum no homem, es� mulando a esperma- togênese, a secreção hormonal gonodal e manutenção gonodal (FOX, 2007). FIGURA 9 - ESQUEMA DEMONSTRATIVO DO EIXO HIPOTÁLAMO-HIPÓFISE-GONADAL MASCULINO Hipotálamo Pituitária anterior Células leydig Células de Sertoli Testosterona Inibina Hormônio luteinizante Hormônio liberador de gonadotrofi na Hormônio folículo- esti mulante Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 4 79 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A Silverthorn (2017) enfa� za que mesmo o principal controle da função gonadal ter origem no encéfalo, as gônadas também infl uenciam a sua própria função. Tanto os ovários quanto os tes� - culos secretam outros hormônios pep� dicos, promovendo a realimentação sobre a hipófi se. Um exemplo destes hormônios são as inibinas e a� vinas, que atua o FSH. CONSIDERAÇÕES FINAIS Para a manutenção do equilíbrio do corpo humano, o fl uxo de ar é como um fl uxo sanguíneo, ou seja, um fl uxo de massa que requer uma bomba para criar um gradiente de pressão e encontra resistência pelos diâmetros dos tubos no qual se fl ui. O metabolismo aeróbio consome oxigênio e produz dióxido de carbono, o sistema respiratório inclui troca gasosa entre outras funções como controle de pH, vocalização e proteção (SILVERTHORN, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), o volume de sangue nos pulmões é de cerca de 450 ml, por volta de 9% do volume total de sangue em todo o sistema circulatório, 70ml deste volume fi - cam nos capilares pulmonares e o restante distribuídos nos vasos pulmonares, ou seja, os pulmões servem como reservatório de sangue. Assim como os pulmões os rins também usam o princípio de balanço de massa para manter a homeostasia, suas estruturas estão constantemente se mudando e refl etem funções dos rins para regular os íons e a água para excreção de resíduos. Os rins regulam o volume líquido extracelular, a pressão do sangue e a osmolalidade, mantém balanço iônico e também regulam pH (SILVER- THORN, 2017). Já é evidente que muitos estão familiarizados com a função de “limpar o sangue” dos rins de produtos indesejados, eles realizam suas funções mais importantes pela fi ltração do plasma e de- volve as substâncias necessárias novamente a corrente sanguínea. Sendo um sistema de funções homeostá� cas, os rins ainda regulam a produção de hemácias, regula o equilíbrio ácido-base, promove secreção, metabolismo e excreção de hormônios e também gliconeogênese (GUYTON; HALL, 2017). O sistema diges� vo, sucessivamente comparado ao renal, também tem um papel-chave no balanço de massas no corpo humano. A maioria dos produtos que entram no sistema diges� vo pela boca ou por secreção é absorvido antes de alcançar o fi nal do trato diges� vo. A absorção e secreção gástricas promovem inúmeras maneiras de movimentos pelas membranas, processos muito parecidos com outros sistemas. A regulação das funções do trato gastrintes� nal ilustra as complexas interações entre os sistemas de controle endócrino, neural e sistema imune (SILVER- THORN, 2017). Ao contrário da maioria dos processos fi siológicos, a reprodução humana é um dos poucos pro- cessos não necessários para a sobrevivência de um indivíduo. A função reprodutora normalmente e essencial para uma produção de uma progênie saudável e no entanto, para a sobrevivência da espécie (FOX, 2007). U N ID A D E 0 4 80 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A A homeostasia do sistema de reprodução adulto está longe de ser um estado estacionário, principalmente diante do ciclo menstrual feminino. Já no masculino os tes� culos fornecem um ó� mo exemplo de compar� mentalização, onde os espermatozoides se desenvolvem e se isolam do restante do compar� mento extracelular (SILVERTHORN, 2017). ANOTAÇÕES 81 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A REFERÊNCIAS BOER, N. C. P. Fisiologia: curso prá� co. 1. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. FOX, S. I. Fisiologia humana. 7. ed. São Paulo: Manole, 2007. HALL, J. E. Guyton & Hall: Tratado de fi siologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier,2017. SIVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana: Uma abordagem integrada. 5. ed. Porto Alegre: Artmed. 2010. SIVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana: Uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. TORTORA, G. J. Princípios de anatomia humana. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. 1069 p. WIDMAIER, E. P., RAFF, H. STRANG, K. T. Vander: Fisiologia Humana – Os Mecanismos das Funções Corporais. 14. ed. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan. 2017. EADenfa� zam que os carboidratos têm pouca função estrutural na cé- lula, exceto como partes das moléculas de glicoproteínas, mas desempenham o papel principal na nutrição da célula. A maioria das células humanas não mantém grandes reservas de carboidratos; essa quan� dade, em geral, fi ca em torno de 1% de sua massa total, mas aumenta para até 3% nas células musculares e, eventualmente, até 6% nas células hepá� cas. 1.1 LÍQUIDOS CORPORAIS E MEIO INTERNO A maior parte do corpo humano é cons� tuída por água. Nos homens, representa cerca de 60% do peso corporal; nas mulheres, 50%; nos bebês, 70%, em média. Sua distribuição é feita, basi- camente, no citosol ou líquido intracelular (LIC); no líquido extracelular (LEC) ou inters� cial e no sistema circulatório – plasma e linfa. OS LIPÍDIOS SÃO DIVERSOS TIPOS DE SUBSTÂNCIAS AGRUPADAS POR SUAS PROPRIEDADES COMUNS DE SOLUBILIDADE EM SOLVENTES DE GORDURA. OS LIPÍDIOS ESPECIALMENTE IMPORTANTES SÃO OS FOSFOLIPÍDIOS E O COLESTEROL, QUE JUNTOS CONSTITUEM CERCA DE 2% DO TOTAL DA MASSA CELULAR. A SIGNIFICÂNCIA DOS FOSFOLIPÍDIOS E DO COLESTEROL É QUE ELES SÃO INSOLÚVEIS PRINCIPALMENTE EM ÁGUA E, PORTANTO, SÃO USADOS PARA FORMAR A MEMBRANA CELULAR E AS MEMBRANAS INTRACELULARES, BARREIRAS QUE SEPARAM OS DIFERENTES COMPARTIMENTOS DA CÉLULA (GUYTON; HALL, 2017, p. 10). O LÍQUIDO EXTRACELULAR CONTÉM GRANDES QUANTIDADES DE SÓDIO, CLO- RETO E ÍONS BICARBONATO MAIS OS NUTRIENTES PARA AS CÉLULAS, COMO OXIGÊNIO, GLICOSE, ÁCIDOS GRAXOS E AMINOÁCIDOS. TAMBÉM CONTÉM DIÓ- XIDO DE CARBONO, QUE É TRANSPORTADO DAS CÉLULAS PARA OS PULMÕES PARA SER EXCRETADO, ALÉM DE OUTROS PRODUTOS DE EXCREÇÃO CELULA- RES, QUE SÃO TRANSPORTADOS PARA OS RINS PARA SEREM ELIMINADOS (GUYTON; HALL, 2017, p. 2). U N ID A D E 0 1 12 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 4 - MEIO INTERNO E EXTERNO Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 11). Guyton e Hall (2017) descrevem que o líquido intracelular difere signifi ca� vamente do líquido extracelular; por exemplo, ele contém grandes quan� dades de íons potássio, magnésio e fosfato, em vez dos íons sódio e cloreto, encontrados no líquido extracelular. Mecanismos especiais para o transporte de íons, através das membranas celulares, mantêm as diferenças de concentração iônica entre os líquidos extracelulares e intracelulares. Existem poderosos sistemas de controle para manter as concentrações do sódio e íons de hi- drogênio, bem como para a maioria dos outros íons, nutrientes e substâncias do organismo, em níveis que permitam às células, aos tecidos e aos órgãos levarem a cabo as suas funções normais, apesar das doenças. OS VÁRIOS ÍONS, NUTRIENTES, PRODUTOS DEGRADADOS E OUTROS COM- PONENTES DO ORGANISMO SÃO NORMALMENTE REGULADOS DENTRO DE UMA DETERMINADA FAIXA. PARA ALGUNS CONSTITUINTES DO CORPO, ESSA FAIXA É EXTREMAMENTE REDUZIDA. A CONCENTRAÇÃO DE SÓDIO NO SANGUE TAMBÉM ESTÁ ESTREITAMENTE REGULADA E, GERALMENTE, VARIA SOMENTE ALGUNS MILIMOLES POR LITRO, MESMO NA OCORRÊNCIA DE VARIAÇÕES CONSIDERÁVEIS NA INGESTÃO DE SÓDIO; NO ENTANTO, ESSAS VARIAÇÕES NA CONCENTRAÇÃO DE SÓDIO SÃO, PELO MENOS, 1 MILHÃO DE VEZES SUPERIORES ÀS DOS ÍONS DE HIDROGÊNIO (GUYTON; HALL, 2017, p. 3). A DOENÇA É USUALMENTE CONSIDERADA UM ESTADO DE RUPTURA DA HOMEOSTASIA. NO ENTANTO, MESMO NA PRESENÇA DE DOENÇAS, OS ME- CANISMOS HOMEOSTÁTICOS PERMANECEM ATIVOS E MANTÊM AS FUNÇÕES VITAIS, POR MEIO DE MÚLTIPLAS COMPENSAÇÕES (GUYTON; HALL, 2017, p. 2). U N ID A D E 0 1 13 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A De acordo com Guyton e Hall (2017), o líquido extracelular é transportado através do corpo em dois estágios. O primeiro é a movimentação do sangue pelo corpo, nos vasos sanguíneos, e o segundo é a movimentação de líquido entre os capilares sanguíneos e os espaços intercelulares entre as células dos tecidos. A Figura 5 “mostra esquema� camente a circulação sanguínea. Todo o sangue na circulação percorre todo o circuito circulatório, em média, uma vez a cada minuto, quando o corpo está em repouso, e até seis vezes por minuto, quando a pessoa está extremamente a� va” (GUYTON E HALL, 2017, p. 4). FIGURA 5 - ORGANIZAÇÃO GERAL DO SISTEMA CIRCULATÓRIO Fonte: (GUYTON; HALL, 2017, p. 4). Segundo Guyton e Hall (2017) como o sangue passa pelos capilares sanguíneos, também ocorre troca con� nua do líquido extracelular entre a parte plasmá� ca do sangue e o líquido inters� cial que preenche os espaços intercelulares. U N ID A D E 0 1 14 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 6 – DIFUSÃO ENTRE CAPILARES Fonte: (GUYTON; HALL, 2017, p. 4). Guyton e Hall (2017) ainda afi rmam que as paredes dos capilares são permeáveis à maioria das moléculas no plasma do sangue, com exceção das proteínas plasmá� cas, demasiadamente gran- des para passar com facilidade através dos capilares. Portanto, grandes quan� dades de líquido e de seus cons� tuintes dissolvidos se difundem em ambas as direções, entre o sangue e os espaços dos tecidos, como mostrado pelas setas na Figura 6. Esse processo de difusão é causado pelo mo- vimento ciné� co das moléculas no plasma e no líquido inters� cial. Isto é, o líquido e as moléculas dissolvidas estão em movimento con� nuo, em todas as direções no plasma e no líquido nos espa- ços intercelulares, bem como através dos poros capilares. 1.1.1 ESTRUTURA CELULAR E MEMBRANA CELULAR Segundo Guyton e Hall (2017) a célula contém estruturas � sicas altamente organizadas, cha- madas organelas intracelulares. A natureza � sica de cada organela é tão importante quanto os cons� tuintes químicos da célula para a função celular. Por exemplo, sem uma das organelas, as mitocôndrias, mais de 95% da liberação de energia dos nutrientes na célula cessariam imediata- mente, energia necessária para inúmeras funções do organismo. A maioria das organelas da célula é delimitada por membranas compostas primariamente de lipídios e proteínas. Essas membranas incluem a membrana celular, a membrana nuclear, a mem- brana do re� culo endoplasmá� co, e as membranas das mitocôndrias, dos lisossomos e do comple- xo de Golgi (GUYTON; HALL, 2017). O modelo “mosaico fl uido” da membrana celular, proposto por Singer e Nicolson em 1972, diz que ela é formada, basicamente, por lipídios e proteínas. A membrana é uma estrutura fi na, fl exível e elás� ca, de 7,5 a 10 nanômetros de espessura, composta quase totalmente de proteínas e lipídios. Desta forma, a membrana apresenta-se com: proteínas, 55%; fosfolipídios, 25%; coles- terol, 13%; outros lipídios, 4%; e carboidratos, 3%. Já as proteínas que compõem a membrana desempenham a maioria das funções específi cas. As proteínas intrínsecas ou transmembranas atravessam toda a espessura da membrana; por exemplo, U N ID A D E 0 1 15 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A as proteínas de transporte como as proteínas de canais ou gates (portões), responsáveis pelo livre movimento de determinados íons ou moléculas. As extrínsecas ou periféricas fi xam-se apenas à parte externa da membrana, são denominadas receptoras. Essas proteínas fazem a “sinalização” celular; ou seja, recebem a ação de substâncias de fora da célula e passam as mensagens para o interior celular. FIGURA 7 – MEMBRANA CELULAR Fonte: (BOER, 2017, p. 3). Os carboidratos na membrana ocorrem, quase invariavelmente, em combinação com proteínas ou lipídios, na forma de glicoproteínas ou glicolipídios. Na verdade, muitas das proteínas integran- tes são glicoproteínas, e cerca de um décimo das moléculas de lipídios da membrana é composto de glicolipídios (GUYTON; HALL, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), muitas das proteínas integrantes são glicoproteínas, e cer- ca de um décimo das moléculas de lipídios da membrana é composto de glicolipídios. As porções “glico” dessas moléculas quase invariavelmente se estendem para fora da célula, na super� cie externa da membrana celular. Muitos outroscompostos de carboidrato, chamados proteoglicanos que estão frouxamente ligados também à super� cie externa da célula, apresentando reves� mento frouxo de carboidrato, chamado glicocálice. LDL: a lipoproteína letal “Limite a quan� dade de colesterol na sua dieta!” tem sido a recomendação por muitos anos. Então, por que muito colesterol é ruim para você? As moléculas de colesterol são essenciais para a estrutura da membrana e para a formação de hormônios esteroides (como os REFLITA Continua > U N ID A D E 0 1 16 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A sexuais). No entanto, níveis elevados de colesterol no sangue também levam a doenças cardíacas. Uma razão pela qual algumas pessoas têm muito colesterol no sangue (hipercolesterolemia) não é a dieta, mas a falha das células para internalizar o colesterol. No sangue, colesterol se liga a uma lipo- proteína para se dissolver na água. A forma mais comum de transportador é a lipoproteína de baixa densidade (LDL). Quando o complexo LDL-colesterol (LDL-C) liga-se a receptores de LDL, este pode, então, entrar na célula por uma vesícula. Quando as pessoas não têm número sufi ciente de recep- tores de LDL em suas membranas celulares, o LDL-C permanece no sangue. A hipercolesterolemia devido aos altos níveis de LDL-C predispõe essas pessoas a desenvolver aterosclerose, também co- nhecida como o endurecimento das artérias. Nessa condição, o acúmulo de colesterol nos vasos sanguíneos bloqueia o fl uxo sanguíneo e contribui para os infartos do miocárdio. Continuação > 1.1.2 MOVIMENTOS E TRANSPORTES PELA MEMBRANA PLASMÁTICA Uma função muito importante das membranas celulares é a capacidade de realizar as trocas de substâncias entre o LIC e o LEC. Várias substâncias químicas presentes no LEC devem entrar na célula, pois fazem parte do metabolismo intracelular. Contudo, outras moléculas produzidas internamente nas células têm de sair obrigatoriamente, visto que são lixo (escórias) desse mesmo metabolismo ou, então, algum produto fabricado pela célula que age no corpo. Tanto para entrar (infl uxo) como para sair (efl uxo), todas as substâncias químicas, sejam gases, líquidos ou sólidos (pequenas par� culas), atravessam as camadas de lipídios e proteínas da mem- brana plasmá� ca. De acordo com Guyton e Hall (2017), os transportes pela membrana podem ser divididos de acordo com dois critérios: mediados e não mediados, e a� vos e passivos. O transporte mediado, necessita de uma ajuda para facilitar a passagem pela membrana. Essa função é feita pelas proteínas, que podem ser carreadoras (transportadoras) ou proteínas de ca- nais. Já o transporte não mediado as substâncias químicas atravessam a membrana sem a ajuda de proteínas, sejam elas de canais ou carreadoras. O transporte a� vo u� liza a energia produzida pelas mitocôndrias na forma de ATP (Adenosina Trifosfato) para transportar substâncias químicas de um lado para o outro da membrana, por meio da ajuda de proteínas, enquanto o transporte passivo ocorre quando as substâncias químicas pas- sam pela membrana sem a u� lização de energia (ATP) das células. Saiba que os elementos químicos se deslocam pela membrana seguindo algumas leis da Física, como a “Lei das Massas”. Essa preconiza que toda substância química, quando separada por uma membrana permeável, como as membranas das células, tende a ir de um lado onde estão em maior quan� dade para o lado de menor quan� dade (as substâncias se deslocam a favor do seu gradiente eletroquímico). Caracteriza-se, assim, um � po de transporte passivo, sem gasto de ener- gia. Quando nos referimos aos elementos químicos, como os íons, eles seguem de um lado onde estão em alta concentração em direção ao lado de baixa concentração. Já os gases partem de uma área de alta pressão para outra área de baixa pressão. U N ID A D E 0 1 17 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 2. DIFUSÃO “Todas as moléculas e íons no corpo, inclusive as moléculas de água e as substâncias dissolvidas nos líquidos corporais, estão em constante movimento, cada par� cula movendo-se por seu modo dis� nto” (GUYTON; HALL, 2017, p. 44). Segundo Guyton e Hall (2017), a difusão através da membrana celular é dividida em dois sub- � pos, chamados difusão simples e difusão facilitada. A difusão simples signifi ca que o movimento ciné� co das moléculas ou dos íons ocorre através de abertura na membrana ou através dos espa- ços intermoleculares, sem que ocorra qualquer interação com as proteínas carreadoras da mem- brana. A intensidade da difusão é determinada pela quan� dade de substância disponível, pela velocidade do movimento ciné� co, e pelo número e tamanho das aberturas na membrana, pelas quais as moléculas e os íons podem se mover. FIGURA 8 - O PROCESSO DE OSMOSE, A PASSAGEM DE ÁGUA E SOLUTOS PELA MEMBRANA PLASMÁTICA Fonte: (BOER, 2017, p. 8). A difusão simples pode ocorrer através da membrana celular por duas vias: pelos inters� cios da bicamada lipídica, e pelos canais aquosos que penetram por toda a espessura da membrana. A DIFUSÃO FACILITADA REQUER A INTERAÇÃO COM UMA PROTEÍNA CARREADORA. A PROTEÍNA CARREADORA AJUDA A PASSAGEM DAS MOLÉCULAS OU DOS ÍONS, ATRAVÉS DA MEMBRANA, POR MEIO DE LIGAÇÃO QUÍMICA COM ELES, TRANSPOR- TANDO-OS, DESSA FORMA, EM MOVIMENTO DE VAIVÉM ATRAVÉS DA MEMBRANA (GUYTON; HALL, 2017, p. 44). U N ID A D E 0 1 18 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 2.1 DIFUSÃO DAS MOLÉCULAS DE ÁGUA Guyton e Hall (2017) determinam que, ainda que a água seja extremamente insolúvel nos lipí- dios da membrana, ela passa com facilidade pelos canais das moléculas de proteínas que pene- tram por toda a espessura das membranas. Muitas das membranas celulares do corpo contêm “poros” proteicos chamados aquaporinas que permitem, sele� vamente, a passagem rápida de água através da membrana celular. As aquaporinas são altamente especializadas, e existem pelo menos 13 � pos diferentes delas nas várias células dos mamíferos. 2.2 PERMEABILIDADE SELETIVA Muitas das proteínas canais são altamente sele� vas para o transporte de eletrólitos. Essa sele� - vidade resulta das caracterís� cas do canal propriamente dito, como seu diâmetro, forma, � po das cargas elétricas e ligações químicas. Segundo Guyton e Hall (2017), os canais de potássio permitem a passagem de íons potássio, através da membrana celular, aproximadamente 1.000 vezes mais facilmente do que permitem íons sódio. Esse alto grau de sele� vidade não pode ser explicado inteiramente pelo diâmetro mo- lecular dos íons, já que os íons potássio são levemente maiores do que os de sódio. Quando íons potássio hidratados entram no fi ltro de sele� vidade, eles interagem com os oxigênios carbonílicos e perdem a maioria das suas moléculas de água ligadas, permi� ndo a passagem dos íons potássio desidratados pelo canal. Os oxigênios carbonílicos estão muito afastados, porém, para permi� r que eles interajam de perto com os íons sódio menores e que são, portanto, efi cazmente excluídos pelo fi ltro de sele� vidade na passagem pelo poro. 3. RANSPORTE ATIVO Às vezes, é necessária grande concentração de uma substância no líquido intracelular, embo- ra o líquido extracelular só a contenha em baixa concentração. Essa situação é verdadeira, por OUTRAS MOLÉCULAS INSOLÚVEIS EM LIPÍDIOS PODEM PASSAR PELOS CANAIS DOS POROS DAS PROTEÍNAS DO MESMO MODO QUE AS MOLÉCULAS DE ÁGUA, CASO SEJAM HIDROS- SOLÚVEIS E SUFICIENTEMENTE PEQUENAS. TODAVIA, À MEDIDA QUE SUAS DIMENSÕES AUMENTAM, SUA PENETRAÇÃO DIMINUI ACENTUADAMENTE. POR EXEMPLO, O DIÂMETRO DA MOLÉCULA DA UREIA É SOMENTE 20% MAIOR DO QUE O DA DE ÁGUA, E MESMO ASSIM SUA PENETRAÇÃO, ATRAVÉS DOS POROS DA MEMBRANA CELULAR, É CERCA DE 1.000 VE- ZES MENOR DO QUE A DA ÁGUA. AINDA ASSIM, CONSIDERANDO-SE A INCRÍVEL VELOCIDADE DE PENETRAÇÃO DA ÁGUA, ESSA INTENSIDADE DA PENETRAÇÃO DA UREIA AINDA PERMITE O RÁPIDO TRANSPORTE DA UREIA ATRAVÉS DA MEMBRANA EM POUCOS MINUTOS(GUYTON; HALL, 2017, p. 45). U N ID A D E 0 1 19 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A exemplo, para os íons potássio. De modo contrário, é importante manter baixas concentrações de outros íons dentro das células, mesmo que sua concentração no líquido extracelular seja alta. Quando a membrana celular transporta as moléculas ou íons “para cima”, contra um gradiente de concentração (ou “para cima”, contra um gradiente elétrico ou de pressão), o processo é chamado de transporte a� vo (GUYTON; HALL, 2017). De acordo com Guyton e Hall (2017), as diversas substâncias que são a� vamente transporta- das através das membranas de pelo menos algumas células incluem muitos íons (sódio, potássio, cálcio, ferro, hidrogênio, cloreto, urato), vários açúcares diferentes e a maioria dos aminoácidos. 3.1 TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO E ATIVO SECUNDÁRIO 3.1.1 TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO Segundo Guyton e Hall (2017), entre as substâncias que são transportadas por transporte a� vo primário estão o sódio, o potássio, o cálcio, o hidrogênio, o cloreto e alguns outros íons. O meca- nismo de transporte a� vo mais estudado em seus detalhes é a bomba de sódio-potássio (Na+-K+), processo de transporte que bombeia íons sódio para fora, através da membrana celular de todas as células, e ao mesmo tempo bombeia íons potássio de fora para dentro. Essa bomba é a respon- sável pela manutenção das diferenças de concentração entre o sódio e o potássio através da mem- brana celular, bem como pelo estabelecimento da voltagem elétrica nega� va dentro das células. O TRANSPORTE ATIVO É DIVIDIDO EM DOIS TIPOS, DE ACORDO COM A FONTE DE ENERGIA USADA PARA FACILITAR O TRANSPORTE: O TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO E O TRANSPORTE ATIVO SECUN- DÁRIO. NO TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO, A ENER- GIA É DERIVADA DIRETAMENTE DA DEGRADAÇÃO DO TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP) OU DE QUAL- QUER OUTRO COMPOSTO DE FOSFATO COM ALTA ENERGIA. NO TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO, A ENERGIA É DERIVADA SECUNDARIAMENTE DA ENERGIA ARMAZENADA NA FORMA DE DIFEREN- TES CONCENTRAÇÕES IÔNICAS DE SUBSTÂNCIAS MOLECULARES SECUNDÁRIAS OU IÔNICAS ENTRE OS DOIS LADOS DA MEMBRANA DA CÉLULA, GERADA ORIGINARIAMENTE POR TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO. NOS DOIS CASOS, O TRANSPOR- TE DEPENDE DE PROTEÍNAS CARREADORAS QUE PENETRAM POR TODA A MEMBRANA CELULAR, COMO OCORRE NA DIFUSÃO FACILITADA (GUYTON; HALL, 2017, p. 51). U N ID A D E 0 1 20 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 9 - GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO DE ENVIO DE K+ PARA FORA DA CÉLULA *Demonstração do gradiente de concentração de envio de K+ para fora da célula que é exatamente oposta pelo gradiente elétrico puxando K+ para dentro da célula. Isso é mostrado pelas setas que são iguais em comprimento, mas com direções opostas. Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 155). Caso uma célula comece a inchar por alguma razão, a bomba de Na+−K+ é automa� camente a� - vada, transferindo ainda mais íons para fora da célula e, consequentemente, carregando mais água com eles. Por essa razão, a bomba de Na+−K+ exerce o papel de vigilância con� nua para manter o volume normal da célula (GUYTON; HALL, 2017). 3.1.2 TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO De acordo com Guyton e Hall (2017, p. 53), UMA DAS MAIS IMPORTANTES FUNÇÕES DA BOMBA DE NA+−K+ É CONTROLAR O VOLUME DE CADA CÉLULA. SEM A FUNÇÃO DESSA BOMBA, A MAIORIA DAS CÉLULAS DO CORPO INCHARIA ATÉ ESTOURAR. SEM A FUNÇÃO DESSA BOMBA, A MAIORIA DAS CÉLULAS DO CORPO INCHARIA ATÉ ESTOURAR. O MECANISMO PARA CONTROLAR O VOLUME CELULAR É O SEGUINTE: DENTRO DA CÉLULA, EXISTE GRANDE NÚMERO DE PROTEÍNAS E DE OUTRAS MOLÉCULAS ORGÂNICAS QUE NÃO PODEM SAIR DAS CÉLU- LAS. EM SUA MAIORIA, ESSAS PROTEÍNAS E OUTRAS MOLÉCULAS ORGÂNICAS TÊM CARGA NEGATIVA, ATRAINDO GRANDE NÚMERO DE POTÁSSIO, SÓDIO E OUTROS ÍONS POSITIVOS. TODAS ESSAS MOLÉCULAS E ÍONS VÃO PROVOCAR A OSMOSE DE ÁGUA PARA O INTERIOR DA CÉLULA. A MENOS QUE ESSE PROCESSO SEJA INTERROMPIDO, A CÉLULA VAI INCHAR ATÉ ESTOURAR. O MECANISMO NORMAL PARA IMPEDIR ESSE RESULTADO É O DA BOMBA DE NA+−K+. NOTE DE NOVO QUE ESSE MECANISMO BOMBEIA TRÊS ÍONS NA+ PARA FORA DA CÉLULA A CADA DOIS ÍONS DE K+ QUE SÃO BOMBEADOS PARA O INTERIOR DA CÉLULA (GUYTON; HALL, 2017, p. 195). U N ID A D E 0 1 21 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A QUANDO O SÓDIO É TRANSPORTADO PARA FORA DA CÉLULA, POR TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO, EM GERAL CRIA-SE GRANDE GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO DOS ÍONS SÓDIO, ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR — ALTA CONCENTRAÇÃO FORA DA CÉLULA E CONCENTRAÇÃO INTERNA MUITO BAIXA. ESSE GRADIENTE REPRESENTA RESERVATÓRIO DE ENERGIA PORQUE O EXCESSO DE SÓDIO, DO LADO DE FORA DA MEMBRANA CELULAR, ESTÁ SEMPRE TENTANDO SE DIFUNDIR PARA O INTERIOR. SOB CONDIÇÕES APROPRIADAS, ESSA ENERGIA DA DIFUSÃO DO SÓDIO PODE EMPURRAR OUTRAS SUBSTÂNCIAS, JUNTO COM O SÓDIO, ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR. ESSE FENÔMENO É REFERIDO COMO COTRANSPORTE; É FORMA DE TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO. No cotransporte, os íons sódio tentam outra vez se difundir para o interior da célula devido a seu grande gradiente de concentração. Entretanto, dessa vez a substância a ser transportada está na parte interna da célula e deve ser transportada para o lado externo (GUYTON; HALL, 2017). Uma vez que ambos já se ligaram, ocorre alteração conformacional, e a energia liberada pela ação do sódio, durante sua entrada na célula, faz com que a outra substância seja transportada para o exterior. 3.1.3 TRANSPORTE POR VESÍCULAS As vesículas são estruturas arredondadas com os mesmos cons� tuintes da membrana plas- má� ca. Formam-se na própria célula, no complexo de Golgi, e sua função é transportar proteínas via microtúbulos por dentro do citosol até serem jogadas para fora da célula. Outra maneira de se formar as vesículas é por meio da membrana plasmá� ca, quando esta se dobra para dentro da célula, forma-se uma vesícula e dirige-se ao citosol. O transporte vesicular é composto pela endocitose (endo, dentro; cito, célula), que possibilita que substâncias penetrem na célula, mas sem passar pela membrana celular, composta por fago- citose e pinocitose, no qual, compreende o engolfamento de par� culas sólidas; enquanto a pino- citose, o engolfamento de moléculas solúveis (líquidos). E este � po de transporte também pode ser feito pela exocitose (exo, fora; cito, célula), processo reverso da endocitose, onde este proces- so, pode ser dividido pelas etapas de migração das vesículas de exocitose através do citoplasma, no qual as vesículas são atraídas até chegarem perto da membrana, por fusão da vesícula com a membrana celular, onde as vesículas e a membrana têm os mesmos cons� tuintes, fazendo com que suas membranas tornam-se uma só e, conteúdo interno da vesícula vai para o LEC. O vídeo demonstra o transporte através da membrana, observe as fi guras que representam os canais, veja os íons no LIC e LEC separados pela membrana, atente-se à quan� dade de substâncias fora e dentro da célula. Disponível em: h� ps://bit.ly/3dPXxD1. Acesso em 25 mai. 2020. VÍDEO U N ID A D E 0 1 22 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 4. CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DAS CÉLULAS Os neurônios e as células – ou fi bras musculares – têm a propriedade da excitabilidade, ou seja, são capazes de gerar sinais elétricos. Existem dois � pos de sinais elétricos: os potenciais graduados e os potenciais de ação. Nas células não existe corrente elétrica, como nas baterias, mas, sim, iôni- ca; ou seja, os íons se movimentam por meio da membrana plasmá� ca e criam os sinais elétricos (potenciais graduados e de ação). Os potenciais de ação também podem ser a� vados por outros � pos de células, como os macrófagos e células ciliadas, por exemplo. Na membrana plasmá� ca das células excitáveis, neurônios e fi bras musculares, existem proteínas que formam verdadeiros canais que possibilitam a passagem de substâncias para dentro das células. São os chamados de canais de vazamento. Elessão específi cos, pois deixam passar apenas um � po de elemento químico, como o canal de vazamento do sódio e o canal de vazamento do potássio. Esse transporte cria um movimento de íons através da membrana, causado por forças eletro- químicas (íons com cargas elétricas posi� vas) e também em virtude da quan� dade (concentração). O fato é que, de acordo com as pesquisas cien� fi cas da biologia celular e molecular, constatou- -se que existem cerca de 50 a 100 canais de vazamento de potássio para cada canal de vazamento do sódio. Esses achados cien� fi cos revelam que, para cada íon sódio que entra (infl uxo) na célula, saem (efl uxo) cerca de 50 a 100 íons potássio. Assim, há uma grande saída de potássio (efl uxo de K+), carregando para fora da célula muita carga elétrica posi� va (cá� on K+); ao mesmo tempo, há pouca entrada de carga elétrica posi� va (infl uxo de Na+). Em termos de comparação, para cada uma entrada de sódio, há no mínimo 50 e no máximo 100 saídas de potássio. Portanto, a saída do potássio (efl uxo) é muito mais signifi ca� va que a entrada (infl uxo) do sódio. Desse modo, consta- ta-se um fl uxo (corrente) de íons se movimentando para dentro e para fora da célula, criando uma corrente iônica (com carga elétrica) na super� cie da membrana plasmá� ca. Enquanto es� vermos vivos, esse movimento de íons nas membranas permanece constante. A bomba de sódio e potássio regula as trocas iônicas; ou seja, ela carrega de volta o íon para seu local de origem. O potássio que saiu da célula é trazido de volta para dentro, assim como o sódio que en- trou é levado para fora. Trata-se de um esforço grande e que gera muito consumo de energia (ATP) da célula, cerca de 30 a 40% do total produzido pelas mitocôndrias. A proporção de trocas iônicas é de 2 íons potássio trazidos para dentro da célula para cada 3 íons sódio que são jogados para fora. As células excitáveis (musculares e neuronais) têm, além dos canais de vazamento, os canais de comporta ou gates (do inglês, portões), que são divididos em três � pos, sendo, os canais quimi- camente regulados, os mecanicamente regulados e os canais regulados por voltagem. A diferença básica desses canais, em relação aos canais de vazamento, é que eles têm a capacidade de abrir e fechar o canal de acordo com o es� mulo recebido. As células excitáveis podem receber dois � pos de es� mulos: � sicos (mecânicos) e químicos. Os es� mulos � sicos resultam de forças contra o corpo humano ou ondas de luz (eletromagné� cas) U N ID A D E 0 1 23 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A ou, ainda, ondas sonoras. Os es� mulos químicos são provocados por agentes ou substâncias do próprio corpo humano, como os hormônios, citocinas, neurotransmissores ou, então, elementos externos, tais como fármacos e substâncias ilícitas e alguns alimentos. Existem canais regulados por voltagem em toda extensão da membrana plasmá� ca, os quais obedecem à lei do tudo ou nada: quando um canal regulado por voltagem se abre, automa� ca- mente, todos os outros canais regulados por voltagem também são abertos em toda extensão da célula. Isso faz com que a célula fi que “inundada” de sódio. Esse fenômeno é realizado muito rapidamente, 0,5 milissegundo, e se espalha pela célula do ponto do es� mulo até seu lado oposto. A inversão de cargas ao longo de toda a célula, de nega� vo para posi� vo, –70 mV para +30 mV, é chamada de potencial de ação. A célula agora passa de polarizada para despolarizada. Nos neurônios, o potencial de ação é denominado impulso nervoso. Nas fi bras musculares, o potencial de ação gera a contração muscular. 4.1 POTENCIAL DE AÇÃO De acordo com Guyton e Hall (2017), o potencial de repouso das membranas das fi bras nervo- sas mais calibrosas, quando não estão transmi� ndo sinais nervosos, é de cerca de -90 milivolts. Isto é, o potencial dentro da fi bra é 90 milivolts mais nega� vo do que o potencial no líquido extracelu- lar, do lado de fora da fi bra. O potencial de ação só vai ocorrer se o aumento inicial do potencial de membrana for sufi ciente- mente intenso para gerar o feedback posi� vo descrito no parágrafo anterior. Isso acontece quando o número de íons sódio, que entram na fi bra, fi ca maior que o número de íons potássio que sai dela. O aumento repen� no do potencial de membrana, entre 15 e 30 milivolts em geral, é necessário. Assim, qualquer aumento abrupto do potencial de membrana de fi bra nervosa calibrosa de -90 milivolts para cerca de -65 milivolts usualmente provoca o explosivo desenvolvimento do potencial de ação. Esse nível de -65 milivolts é referido como o limiar para a es� mulação (GUYTON; HALL, 2017). CASO OCORRA QUALQUER EVENTO CAPAZ DE PROVOCAR O AUMENTO INICIAL DO POTENCIAL DE MEMBRANA DE -90 MILIVOLTS PARA O NÍVEL ZERO, A PRÓPRIA VOLTAGEM CRESCENTE CAUSA A ABERTURA DE VÁRIOS CANAIS DE SÓDIO RE- GULADOS PELA VOLTAGEM. ESSA OCORRÊNCIA PERMITE O INFLUXO RÁPIDO DE ÍONS SÓDIO, RESULTANDO EM MAIOR AUMENTO DO POTENCIAL DE MEMBRANA E, CONSEQUENTEMENTE, ABRINDO MAIS CANAIS REGULADOS PELA VOLTAGEM E PERMITINDO FLUXO MAIS INTENSO DE ÍONS SÓDIO PARA O INTERIOR DA FIBRA. ESSE PROCESSO É CICLO VICIOSO DE FEEDBACK POSITIVO QUE, UMA VEZ QUE ESSE FEEDBACK SEJA SUFICIENTEMENTE INTENSO, CONTINUA ATÉ QUE TODOS OS CANAIS DE SÓDIO REGULADOS PELA VOLTAGEM TENHAM SIDO ATIVADOS (ABERTOS). ENTÃO, EM OUTRA FRAÇÃO DE MILISSEGUNDO, O AUMENTO DO POTENCIAL DE MEMBRANA CAUSA O FECHAMENTO DOS CANAIS DE SÓDIO E A ABERTURA DOS CANAIS DE POTÁSSIO, E O POTENCIAL DE AÇÃO TERMINA (GUYTON; HALL, 2017, p. 64). U N ID A D E 0 1 24 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 4.1.1 PRINCÍPIO DO TUDO OU NADA Segundo Guyton e Hall (2017, p. 65), 4.1.2 PLATÔ Em alguns casos, a membrana es� mulada não se repolariza imediatamente após a despolariza- ção; ao contrário, o potencial permanece como platô perto do pico do potencial em ponta, por vários milissegundos e somente então é que se inicia a repolarização. Esse � po de potencial de ação se dá nas fi bras musculares do coração, onde o platô dura por período de 0,2 a 0,3 segundo e faz com que a contração dos músculos do coração dure por esse mesmo período, observe o gráfi co do momento do platô (GUYTON; HALL, 2017). FIGURA 10 - POTENCIAL DE AÇÃO DE FIBRA DE PURKINJE DO CORAÇÃO, MOSTRANDO UM “PLATÔ” Fonte: (GUYTON; HALL, 2017, p. 66). Sinais de cálcio brilham no escuro. Se alguma vez você colocou sua mão na água de um oceano tropical à noite e viu o brilho de bioluminescência da água-viva, você viu um sinal de cálcio. A aquorina, uma proteína complexa isolada de águas-vivas, como a Chrysaora fuscescens, é uma molécula que os cien� stas usam para monitorar a presença de íons cálcio. Quando a aquorina se combina com o cálcio, ela libera luz, que pode ser medida por um sistema de detecção eletrônica. Com o auxílio de moléculas, denominadas Fura, Oregon Green, BAPTA e Chameleon, podemos agora observar os comportamentos dos íons cálcio nas organelas intracelulares. SAIBA MAIS UMA VEZ EM QUE O POTENCIAL DE AÇÃO FOI GERADO EM ALGUM LUGAR DA MEMBRANA DA FIBRA NORMAL, O PROCESSO DE DESPOLARIZAÇÃO TRAFEGA POR TODA A MEMBRA- NA, SE AS CONDIÇÕES FOREM ADEQUADAS, OU NÃO SE PROPAGA DE QUALQUER MODO, SE AS CONDIÇÕES NÃO FOREM ADEQUADAS. ESSE PRINCÍPIO É CONHECIDO COMO PRIN- CÍPIO DO TUDO OU NADA, E SE APLICA A TODOS OS TECIDOS EXCITÁVEIS NORMAIS. U N ID A D E 0 1 25 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A De acordo com Guyton e Hall (2017), a causa do platô é combinação de vários fatores. Primeiro, no músculo do coração, dois � pos de canais par� cipam do processo de despolarização: (1) os ca- nais usuais de sódio, regulados pela voltagem, conhecidos como canais rápidos; e (2) os canais de cálcio-sódio regulados pela voltagem (canais de cálcio de � po L), conhecidos como canais lentos. A abertura dos canais rápidos causa a parte em ponta (spike) do potencial de ação, enquanto a morosae prolongada abertura dos canais lentos de cálcio-sódio permite, principalmente, o infl uxo de íons cálcio para a fi bra, sendo responsável, em grande parte, pelo platô do potencial de ação. CONSIDERAÇÕES FINAIS Fisiologia é o estudo do funcionamento normal de um organismo vivo e de suas partes. Muitas funções complexas são propriedades emergentes impossíveis e ser premeditadas, desta forma, fi sio- logistas estudam diversos níveis de organização dos seres vivos, desde moléculas até populações de uma espécie (SILVERTHORN, 2017). A célula é a menor unidade estrutural capaz de executar todos os processos vitais. Os conjuntos de células que desempenham funções relacionadas formam os tecidos e os órgãos. O corpo huma- no possui dez sistemas fi siológicos: e a função de um sistema ou evento fi siológico é o “porquê ” do sistema. A abordagem teleológica da fi siologia explica por que os eventos ocorrem; a abordagem mecanicista explica como eles ocorrem. A membrana celular cria compar� mentos intracelulares e extracelulares dis� ntos, ilustrando o tema da compar� mentalização, e os conteúdos dos compar� mentos intracelulares e extracelulares são diferentes, mas a homeostasia mantém isso em um estado estacionário dinâmico. A movimen- tação de materiais entre e dentro dos compar� mentos se faz necessária para a comunicação e é realizada por fl uxo de massa e transporte biológico. O fl uxo de solutos e de água pela membrana plasmá� ca acontece devidos o gradiente de concentração. A membrana da célula cria a resistência ao fl uxo, que pode ser superada através da inserção de proteínas de membrana que atuam como canais ou transportadores. O transporte biológico no corpo requer energia a par� r de gradientes de concentração ou ligações químicas. No entanto, a ligação de substratos aos transportadores que demonstra o tema das interações de proteínas. O SEGUNDO FATOR, QUE PODE SER PARCIALMENTE RESPONSÁVEL PELO PLATÔ, É QUE A ABERTURA DOS CANAIS DE POTÁSSIO REGULADOS PELA VOLTAGEM É MAIS LENTA DO QUE A USUAL, EM GERAL SÓ SE ABRINDO DE MODO COMPLETO ATÉ O FINAL DO PLATÔ. ISSO RETARDA O RETORNO DO POTENCIAL DE MEMBRANA A SEU VALOR NEGATIVO NORMAL DE −80 A −90 MILIVOLTS. O PLATÔ TERMINA QUANDO SE FECHAM OS CANAIS DE CÁLCIO-SÓDIO E AUMENTA A PERMEABILIDADE AOS ÍONS POTÁSSIO (GUYTON; HALL, 2017, p. 66). U N ID A D E 0 1 26 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A A membrana celular, por sua vez, é uma barreira sele� vamente permeável que seleciona a livre troca de substâncias entre a célula e o líquido inters� cial. O movimento de uma substância através da membrana depende da permeabilidade da membrana àquela substância. O movimento de molécu- las através das membranas pode ser classifi cado pela necessidade de energia ou pelos meios � sicos que as moléculas u� lizam para atravessar a membrana. A difusão é o movimento passivo de moléculas a favor de um gradiente químico (concentração) de uma área de concentração mais alta para uma área de concentração mais baixa. O movimento líquido cessa quando o sistema alcança o equilíbrio, embora o movimento de moléculas con� nue. A difusão simples através de uma membrana é diretamente proporcional à área de super� cie da mem- brana, ao gradiente de concentração e à permeabilidade da membrana e inversamente proporcional à espessura da membrana. O transporte a� vo promove a movimentação contra o seu gradiente de concentração e necessita de uma fonte externa de energia. O transporte a� vo primário u� liza energia, já secundário u� liza a energia do gradiente de concentração. Embora o corpo seja eletricamente neutro, a difusão e o transporte a� vo de íons pela membrana criam um gradiente elétrico, com o lado interno das células nega� vo rela� vo ao lado externo. O gra- diente elétrico entre os líquidos extracelular e intracelular é conhecido como a diferença de potencial da membrana em repouso. O movimento de um íon pela membrana é infl uenciado pelo gradiente eletroquímico para aquele íon. As mudanças na permeabilidade a íons como K+, Na+, Ca2+ ou Cl- alte- ram o potencial da membrana e criam sinais elétricos. ANOTAÇÕES UNIDADE OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM VÍDEOS DA UNIDADE https://qrgo.page.link/c4xYY https://qrgo.page.link/UKopC https://qrgo.page.link/7dhPQ 02 HOMEOSTASIA E CONTROLE » Determinar as duas categorias gerais de mecanismos reguladores de homeostasia; » Iden� fi car as três classes químicas de hormônios; » Caracterizar feedback posi� vo de feedback nega� vo. U N ID A D E 0 2 28 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A INTRODUÇÃO Em 1929, o fi siologista americano Walter Cannon (1871-1945) criou o termo homeostasia para descrever a manutenção de condições quase constantes no meio interno. Essencialmente, todos os órgãos e tecidos do corpo humano executam funções que contribuem para manter essas condi- ções rela� vamente constantes. Por exemplo, os pulmões fornecem oxigênio ao líquido extracelular para repor o oxigênio u� lizado pelas células, os rins mantêm constantes as concentrações de íons e o sistema gastrointes� nal fornece os nutrientes. Os vários íons, nutrientes, produtos degradados e outros componentes do organismo são nor- malmente regulados dentro de uma faixa de valores, em vez de valores fi xos. Para alguns cons� - tuintes do corpo, essa faixa é extremamente reduzida. Existem poderosos sistemas de controle para manter as concentrações do sódio e íons de hi- drogênio, bem como para a maioria dos outros íons, nutrientes e substâncias do organismo, em níveis que permitam às células, aos tecidos e aos órgãos levarem a cabo as suas funções normais, apesar das grandes variações do meio e das agressões associadas às lesões e às doenças. As funções normais do organismo exigem ações integradas de células, tecidos, órgãos e múl- � plos sistemas de controle nervosos, hormonais e locais que contribuem conjuntamente para a homeostasia e para a boa saúde. A doença é usualmente considerada um estado de ruptura da homeostasia. No entanto, mes- mo na presença de doenças, os mecanismos homeostá� cos permanecem a� vos e mantêm as funções vitais, por meio de múl� plas compensações. Em alguns casos, essas compensações podem levar, por si próprias, a desvios signifi ca� vos da faixa normal das funções corporais, tornando di� cil a dis� nção entre a causa principal da doença e as respostas compensatórias. Por exemplo, as doenças que comprometem a capacidade dos rins de excretar sal e água po- dem levar a uma elevação da pressão arterial, que inicialmente ajuda a recuperar os valores nor- mais de excreção, de modo que seja possível manter um equilíbrio entre a absorção e a excreção renal. Esse equilíbrio é necessário para a manutenção da vida, mas, durante longos períodos, a pressão arterial elevada pode danifi car vários órgãos, incluindo os rins, causando aumentos ain- da maiores na pressão arterial com intensifi cação da lesão renal. Desse modo, as compensações homeostá� cas, que se seguem após a lesão, doença ou grandes agressões ambientais ao corpo, podem representar um “compromisso” necessário para manter as funções vitais do corpo, mas a longo prazo contribuem para anomalias adicionais no organismo. Os diferentes sistemas funcionais do corpo e suas contribuições para a homeostasia permitem operarem em auxílio um do outro. Fonte: Shu� erstock (2020). U N ID A D E 0 2 29 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 1. ORIGEM DOS NUTRIENTES DO LÍQUIDO EXTRACELULAR O líquido extracelular é transportado através do corpo em dois estágios. O primeiro é a movi- mentação do sangue pelo corpo, nos vasos sanguíneos, e o segundo é a movimentação de líquido entre os capilares sanguíneos e os espaços intercelulares entre as células dos tecidos. No Sistema Respiratório o sangue capta, nos alvéolos, o oxigênio necessário para as células. A membrana entre os alvéolos e o lúmen dos capilares pulmonares,a membrana alveolar, e o oxigê- nio se difunde, rapidamente, por movimento molecular, através dessa membrana para o sangue. Já no trato Gastrointes� nal, grande parte do sangue bombeado pelo coração também fl ui através das paredes. Aí, diferentes nutrientes dissolvidos, incluindo carboidratos, ácidos graxos e aminoá- cidos, são absorvidos a par� r do alimento ingerido para o líquido extracelular no sangue. Fígado e outros órgãos, em alguns casos, não podem absorver algumas substâncias do trato gastrointes� nal. O � gado altera as composições químicas de muitas dessas substâncias para for- mas mais u� lizáveis, e outros tecidos do corpo — células adiposas, mucosa gastrointes� nal, rins e glândulas endócrinas — contribuem para modifi car as substâncias absorvidas ou as armazenam até que sejam necessárias. O � gado também elimina alguns resíduos produzidos no organismo e substâncias tóxicas que são ingeridas. O sistema musculoesquelé� co contribui para a homeostasia também? A resposta é óbvia e simples: se não exis� ssem os músculos, o corpo não poderia se mover para obter os alimentos necessários para a nutrição. O sistema musculoesquelé� co também proporciona mobilidade para proteção contra ambientes adversos, sem a qual todo o organismo com seus mecanismos home- ostá� cos poderia ser destruído. A homeostasia é man� da por duas categorias gerais de mecanismos reguladores: os intrínsecos aos órgãos que estão sendo regulados e os extrínsecos, como na regulação de um órgão pelos sistemas nervoso e endócrino. O sistema endócrino atua em conjunto com o sistema nervoso na regulação e integração de processos orgânicos e na manutenção da homeostasia. O sistema ner- voso controla a secreção de muitas glândulas endócrinas e, por sua vez, alguns hormônios afetam a função do sistema nervoso. O sistema nervoso é composto de três partes principais: a parte de aferência sensorial, o siste- ma nervoso central (ou parte integra� va) e a parte de eferência motora. Os receptores sensoriais detectam o estado do corpo ou o estado do meio ambiente. Por exemplo, os receptores na pele nos alertam sempre que um objeto toca a pele em qualquer ponto. Os olhos são órgãos sensoriais que nos dão a imagem visual do ambiente. Os sinais apropriados são, então, transmi� dos por meio da eferência motora do sistema nervoso para realizar os desejos de cada um. Um importante seg- mento do sistema nervoso é chamado sistema autônomo. Ele opera em um nível subconsciente e controla várias funções dos órgãos internos, incluindo o nível de a� vidade de bombeamento do coração, movimentos do trato gastrointes� nal e secreção de muitas das glândulas do corpo. U N ID A D E 0 2 30 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A A secreção de reguladores químicos denominados hormônios na corrente sanguínea regula o sistema endócrino. Como os hormônios são liberados na corrente sanguínea, eles são transporta- dos para todos os órgãos do corpo. No entanto, somente órgãos específi cos podem responder a um determinado hormônio. Eles são conhecidos como ó rgã os-alvo. Há no corpo oito grandes glândulas endócrinas e vários órgãos e tecidos que secretam subs- tâncias químicas chamadas hormônios. Os hormônios são transportados no líquido extracelular a outras partes do corpo para ajudar na regulação da função celular. Por exemplo, o hormônio da � reoide aumenta a velocidade da maioria das reações químicas em todas as células, contribuindo para estabelecer o ritmo da a� vidade corporal. A insulina controla o metabolismo de glicose; os hormônios adrenocor� coides controlam os íons de sódio e de potássio e o metabolismo proteico; e o hormônio para� reóideo controla o cálcio e o fosfato dos ossos. Assim, os hormônios formam um sistema para a regulação que complementa o sistema nervoso. O sistema nervoso regula mui- tas a� vidades musculares e secretórias do organismo, ao passo que o sistema hormonal regula muitas funções metabólicas. Normalmente, os sistemas nervoso e hormonal trabalham juntos, de forma coordenada, para controlar essencialmente todos os sistemas de órgãos do corpo. O sistema imune é composto dos glóbulos brancos, das células teciduais derivadas dos glóbulos brancos, do � mo, dos linfonodos e dos vasos linfá� cos que protegem o corpo contra patógenos, como as bactérias, os vírus, os parasitas e os fungos. O sistema imune supre o corpo com meca- nismo que lhe permite (1) dis� nguir suas próprias células das células e substâncias estranhas; e (2) destruir os invasores por fagocitose ou pela produção de leucócitos sensibilizados, ou por proteí- nas especializadas (p. ex., an� corpos) que destroem ou neutralizam os invasores. A pele e seus diversos apêndices (fâneros, incluindo pelos, unhas, glândulas e várias outras estruturas) cobrem, acolchoam e protegem os tecidos mais profundos e os órgãos do corpo e, em geral, formam o limite entre o meio interno do corpo e o mundo externo. O sistema tegumentar também é importante para a regulação da temperatura corporal e a excreção de resíduos, cons- � tuindo a interface sensorial entre o corpo e seu ambiente externo. A pele, em geral, representa cerca de 12% a 15% do peso corporal. Às vezes, a reprodução não é considerada uma função homeostá� ca. Entretanto, ela realmente contribui para a homeostasia por meio da geração de novos seres em subs� tuição dos que estão morrendo. Isto pode parecer um uso pouco rigoroso do termo homeostasia, mas ilustra, em úl� ma análise, que essencialmente todas as estruturas do corpo são organizadas para manter a automa- � cidade e a con� nuidade da vida. É possível quebrar a homeostase quando, por algum mo� vo, perde-se LEC. A perda do LEC é conhe- cida como desidratação. Algumas causas são: suor, diarreia, vômito e exercícios prolongados, sem a devida reposição hídrica. Existem dois � pos de desidratação, a desidratação hipotônica: ocorre perda de LEC e desidratação hipertônica: com perdas de LEC e LIC. Para realizar a reposição de líquidos ou tratamento da desidratação, deve-se analisar os principais eletrólitos dos LEC e LIC. Na REFLITA Continua > U N ID A D E 0 2 31 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A desidratação hipotônica, o principal eletrólito perdido é o sódio e, por isso, é necessário repor por meio de soluções que contenham esse eletrólito, como o soro caseiro (mistura de água, açúcar e sal de cozinha), junto com líquidos que contenham água, como sucos e isotônicos. Quando ocorre a desidratação hipertônica, o indivíduo passa a correr risco de morte. Nesses casos, o ideal é enca- minhar o paciente até o hospital, onde será administrado o soro enriquecido com potássio, por via intravenosa. O potássio tem uma função muito importante no controle dos ba� mentos cardíacos e, se não for devidamente dosado e equilibrado, pode ocorrer parada cardíaca. Outra questão impor- tante sobre desidratação é a sua relação com as perdas de calorias. Desidratação não representa perda calórica, mas, sim, perda do LEC (p. ex., ao transpirar em uma sauna) (BOER, 2017). Continuação > 2. SISTEMA HORMONAL Os hormônios são mensageiros químicos secretados para o sangue por células epiteliais es- pecializadas, são responsáveis por diversas funções corporais consideradas con� nuas e de longo prazo. Processos que estão principalmente sob controle hormonal incluem metabolismo, regula- ção do meio interno (temperatura, balanço hídrico e de íons), reprodução, crescimento e desen- volvimento. Os hormônios agem nas suas cé lulas-alvo de três maneiras básicas: controlando a taxa de reações enzimá� cas, controlando o transporte de íons ou moléculas através de membranas celulares ou controlando a expressão gênica e a síntese proteica. 2.1 SECREÇÃO HORMONAL Tradicionalmente, o campo da endocrinologia tem se concentrado em mensageiros químicos secretados por glândulas endócrinas, tecidos dis� ntos e rapidamente iden� fi cáveis, derivados do tecido epitelial. Contudo, agorasabemos que moléculas que atuam como hormônios são secreta- das não apenas por glândulas endócrinas clássicas, mas também por células endócrinas isoladas, por neurônios (neuro-hormô nios) e, ocasionalmente, por células do sistema imune (citocinas). Secreção, em si, é o movimento de uma substância de dentro das células para o líquido extra- celular ou diretamente para o meio externo, como já estudado. De acordo com a defi nição tra- dicional de hormônio, hormônios são secretados no sangue. Entretanto, o termo ecto-hormô nio foi dado a moléculas sinalizadoras secretadas no meio externo. Feromônios são ecto-hormô nios especializados que atuam sobre outros organismos da mesma espécie para provocar uma respos- ta fi siológica ou comportamental. Por exemplo, as anêmonas marinhas secretam feromônios de alarme quando estão em perigo, e as formigas deixam rastros de feromônios para atrair as operá- rias para as fontes de alimento. Feromônios também são u� lizados para atrair membros do sexo oposto para o acasalamento. Feromônios sexuais são encontrados por todo o reino animal, desde a mosca-da-fruta a cachorros. E os seres humanos têm feromônios? Essa é uma questão ainda em debate. Alguns estudos têm mostrado que as glândulas sudoríparas das axilas secretam esteroides voláteis relacionados aos hormônios sexuais. U N ID A D E 0 2 32 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A 2.2 TRANSPORTE DE HORMÔNIOS Segundo a defi nição tradicional, um hormônio deve ser transportado pelo sangue até uma cé lu- la-alvo distante. Experimentalmente, essa propriedade é algumas vezes di� cil de ser demonstrada. Moléculas que são suspeitas de serem hormônios, mas não são inteiramente aceitas como tal, são chamadas de candidatos a hormônios. Em geral, eles são iden� fi cados pela palavra fator. Por exem- plo, no início dos anos 1970, os hormônios reguladores hipotalâmicos eram conhecidos como “fa- tores liberadores” e “fatores inibidores”, em vez de hormônios liberadores e hormônios inibidores. Atualmente, os fatores de crescimento, que são um grande grupo de substâncias que infl uen- ciam o crescimento e a divisão celular, estão sendo estudados com o obje� vo de determinar se preenchem todos os critérios para serem considerados hormônios. Ainda que muitos fatores de crescimento atuem localmente como sinais parácrinos ou autó crinos, a maioria não parece ser amplamente distribuída pela circulação. Uma situação similar ocorre com as moléculas sinalizado- ras derivadas de lipídeos, chamadas de eicosanoides. Uma caracterís� ca dos hormônios é a sua habilidade de atuar em concentrações na faixa de nanomolar (10-9M) a picomolar (10-12M). Alguns sinalizadores químicos transportados no sangue para alvos distantes não são considerados hormônios, pois têm de estar presentes em concen- trações rela� vamente altas antes que seu efeito possa ser observado. Por exemplo, a histamina liberada durante as reações alérgicas graves podem atuar em células no corpo todo, mas sua con- centração excede os níveis aceitos para um hormônio. 2.3 AÇÃO HORMONAL Todos os hormônios se ligam a receptores na cé lula-alvo e iniciam respostas bioquímicas. Essas respostas são o mecanismo de ação celular do hormônio. Para complicar ainda mais, os efeitos podem variar em diferentes tecidos ou nos diferentes estágios de desenvolvimento, ou, ainda, um hormônio pode não ter efeito em uma célula em par� cular. A insulina é um exemplo de hormônio com efeitos variados. Nos tecidos adiposo e muscular, ela altera as proteínas transportadoras da glicose e as enzimas do metabolismo da glicose. No � gado, ela modula a a� vidade enzimá� ca, mas não tem efeito direto nas proteínas transportadoras da glicose. No encéfalo e em alguns outros tecidos, o metabolismo da glicose é totalmente independente de insulina. O diabetes melito – condição metabólica associada com alterações da função da insulina – é conhecido desde os tempos an� gos. Descrições clinicas detalhadas do diabetes por defi ciência de insulina estavam disponíveis aos médicos, mas estes não � nham meios de tratar a doença. Os pacientes inevitavelmente morriam em decorrência da doença. Entretanto, em uma série de experimentos clássicos, Oskar Minkowski, na University of Strasbourg (Alemanha), apontou a re- lação entre o diabetes e o pâncreas. Em 1889, Minkowski removeu cirurgicamente o pâncreas de cães (pancreatectomia) e notou que os cães desenvolviam sintomas de diabetes. Ele também SAIBA MAIS Continua > U N ID A D E 0 2 33 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A descobriu que ao implantar segmentos de pâncreas debaixo da pele dos cães, não ocorria o de- senvolvimento do diabetes. Subsequentemente, em 1921, Frederick G. Ban� ng e Charles H. Best (Toronto, Canadá ) iden� fi caram uma substância an� diabé� ca nos extratos do pâncreas. Ban� ng, Best e outros pesquisadores injetaram extratos pancreá� cos em animas diabé� cos e descobriram que os extratos rever� am a elevação dos níveis de glicose sanguínea causada pela doença. A par� r de então, o processo foi rela� vamente rápido, até que, em 1922, a insulina purifi cada foi u� lizada nos primeiros ensaios clínicos. A ciência descobriu um tratamento para uma doença que era fatal (SILVERTHORN, 2017, p. 198). Continuação > A a� vidade sinalizadora dos hormônios e de outros sinais químicos deve ter duração limitada para o corpo poder responder às mudanças em seu estado interno. Por exemplo, a insulina é se- cretada quando as concentrações de glicose no sangue aumentam após uma refeição. Enquanto a insulina está presente, a glicose sai do sangue e entra nas células. Entretanto, se a a� vidade da insulina con� nuar por muito tempo, o nível de glicose do sangue pode cair a um nível tão baixo que o sistema nervoso se torna incapaz de funcionar apropriadamente, hipoglicemia – uma situ- ação potencialmente fatal. Normalmente, o organismo evita essa situação de diversas maneiras: limitando a secreção de insulina, removendo ou ina� vando a insulina circulante e fi nalizando a a� vidade da insulina nas cé lulas-alvo. Em geral, os hormônios circulantes são degradados em metabólitos ina� vos por enzimas encon- tradas principalmente no � gado e nos rins. Os metabólitos são então excretados pela bile ou na urina. Os hormônios ligados aos receptores de membrana da cé lula-alvo têm a sua a� vidade fi na- lizada de diversas maneiras. Enzimas que estão sempre presentes no plasma podem degradar hormônios pep� dicos ligados aos receptores da membrana celular. Em alguns casos, o complexo hormô nio-receptor é levado para dentro da célula por endocitose e o hormônio é , então, digerido pelos lisossomos. As enzimas intracelulares metabolizam os hormônios que entram nas células. Observe a fi gura a seguir e atente-se à localização, o � po de hormônio e o alvo, repare na classifi cação dos hormônios representados pelas letras P, S, e a letra A, no qual, abaixo, seguira a descrição das classifi cações dos hormônios. U N ID A D E 0 2 34 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A FIGURA 1 - RESUMO DA DISTRIBUIÇÃO HORMONAL DO CORPO HUMANO Fonte: (SILVERTHORN, 2017, p. 200). 2.4 CLASSIFICAÇÃO DOS HORMÔNIOS Os hormônios podem ser classifi cados de acordo com diferentes esquemas. Um esquema di- ferente divide os hormônios entre aqueles cuja liberação é controlada pelo encéfalo e aqueles U N ID A D E 0 2 35 UN IB RA SI L EA D | F IS IO LO GI A HU M AN A cuja liberação não é controlada por ele. Outro esquema agrupa hormônios de acordo com a sua capacidade de se ligar a receptores acoplados a proteínas G, receptores ligados a � rosinas-cinase ou a receptores intracelulares, e assim por diante. Um esquema fi nal divide os hormônios em três principais classes químicas: hormônio pep� dico/proteico, hormônios esteroides e hormônios de- rivados de aminoácidos/amí nicos. Os hormônios pep� dicos/proteicos são compostos
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