Fisiologia - Bioeletrogênese

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Fisiologia – Bioeletrogênese		09/11/2016 – Fernanda R. 
INTRODUÇÃO
A bioeletrogênse é a propriedade de certas células (neurônios e células musculares) de gerar e alterar a diferença de potencial elétrico através da membrana – ligada a avaliação dos potenciais elétricos nas membranas das células. Faz com que os indivíduos apresentem uma corrente elétrica no organismo, fazendo com que o mesmo funcione. Fala-se muito em potencial de ação, que é sinônimo de despolarização.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
As proteínas integrais de membrana e boa parte dos canais iônicos são proteicos. Sua maior parte está relacionada a proteínas integrais de membrana e podem responder de diferentes maneiras, fechando ou abrindo, de acordo com a mudanças no potencial elétrico, a partir da ligação de um hormônio ou neurotransmissor. A abertura desses canais faz com que as quantidades de íons do meio extracelular e do meio intracelular mudem. Sabe-se que existe uma membrana seletiva, que não permite que todos os íons passem de maneira igual e de uma maneira geral tem-se bastante sódio no meio extracelular, cálcio e cloreto também, e potássio no meio intracelular. Esses dois íons são os mais importantes para a bioeletrogênese. Geralmente a carga elétrica da célula em repouso, sua parte interna é negativa enquanto a parte externa é positiva e quando ocorre um estímulo elétrico/químico que irá propiciar a despolarização/potencial de ação/impulso nervoso – se relacionado a fibra nervosa. O impulso nervoso é caracterizado por uma propagação com mesma intensidade e na fibra neuronal irá transcorrer em direções contrárias. 
BIOELETROGÊNESE 
	A bioeletrogênese apresenta quatro etapas: repouso, despolarização, repolarização e hiperpolarização e os canais mais importantes são os voltagem dependentes que estão fechados, seja o de potássio ou sódio, por isso a permeabilidade ao sódio encontra-se baixa ou inexistente. As células também possuem canais de escoamento, que deixam os íons passarem independente da alteração de voltagem mas geralmente no repouso, encontram-se com altas quantidades de potássio no seu interior, que não conseguem sair pois os canais de K+ estão fechados, e muito sódio no exterior, que não adentrará a célula, influxo, pois seus canais também estão fechados. É importante lembrar que cada célula possui características próprias. O tecido muscular estriado cardíaco apresenta potencial de repouso de -90 mV. A despolarização é caracterizada por um estímulo que ultrapassa um certo limiar e a célula inverte a sua polaridade pela abertura de seus canais de sódio dependentes de voltagem o ocorre influxo desse íon. Na repolarização, um estímulo sucessor, ocorre fechamento de todos os canais de sódio dependentes de voltagem e é iniciada a abertura de todos os canais de potássio dependentes de voltagem. Na hiperpolarização a célula encontra-se mais negativa que o normal, ou seja, em valores mais baixos que o potencial de repouso.
	A bomba de sódio e potássio auxilia a célula a voltar para seu estágio de normalidade. Não atua diretamente na bioeletrogênese. Mesmo ocorrendo influxo de sódio, ainda há muito mais sódio no meio extracelular e por isso é necessário que se tenha um transportador ativo que pegue o sódio e o coloque para fora enquanto o transportador outro está trazendo potássio. 
A musculatura estriada cardíaca apresenta algumas características, é chamada de sincício – por apresentar muitas comunicações por seus discos intercalares. As células que a compõem apresentam baixas quantidades de retículos sarcoplasmáticos e para a contração cardíaca é necessário que haja a presença de cálcio, que virá externamente por meio de canais. O platô abaixo do ventrículo cardíaco é a representação de que a repolarização demora mais tempo para ocorrer e permite a abertura de canais de cálcio lentos/de longa duração, importante para a contração da fibra. Esse platô faz com que seja evitada a entrada de outro íon, o cálcio, e é por isso que demora a ocorrer o processo de repolarização. A despolarização, com uma subida tão vertical, ocorre pela presença dos discos intercalares em que o estímulo é passado rapidamente por todo o miocárdio. O tempo para esse ciclo ocorrer é maior, pois necessita de tempo suficiente para o influxo de cálcio e para o retorno venoso ocorrer. Então, quando contrai, consegue ejetar eficientemente o sangue. 
	Como dito anteriormente, os canais iônicos podem depender de diversificados fatores (neurotransmissor, voltagem, entre outros) e alguns deles possuem portões. O canal de sódio apresenta dois, um que será mais externo (ativação) e outro mais interno (inativação). A célula, quando em repouso, está apta para um novo estímulo e existem momentos em que ela está refratária. Muito dos fármacos, um que diminui a frequência cardíaca por exemplo, pode atuar nas células deixando-as refratárias – as catecolaminas. Em repouso, o portão externo está fechado enquanto o de dentro está aberto – não há passagem de íons. Quando despolariza, o portão externo se abre para a polaridade da célula ser invertida. Quando o estímulo é cessado e a célula repolariza, o primeiro portão a se fechar é o de inativação – o mais interno, que se fecha mais rapidamente e se abre mais lentamente. 
A partir de um estímulo que ultrapassa o limiar, ocorre abertura do portão externo dos canais e a entrada de sódio é iniciada. Ao cessar o estímulo, o portão mais interno é fechado e como já dito ele é mais lento para se abrir e por isso é preciso que haja a repolarização para que o mesmo se abra novamente. Se a bioeletrogênese for interrompida, as células param. 
CANAIS IÔNICOS – INIBIÇÃO/EXCITAÇÃO 
	Todos esses venenos vão interferir nos canais iônicos. Um exemplo muito simples é a lidocaína, um anestésico local que inibe a transmissão do estímulo, pois bloqueia o canal de sódio. Venenos mais ligados à abelhas, são bloqueadores dos canais de potássio e se não lhe é permitido a abertura, a célula não volta para o estado de repouso. 
O veneno da viúva negra, preocupante apenas para idosos ou crianças, é agonista – como esse veneno é proteico, ele consegue forçar a aglomeração de suas proteínas, formando um tetrâmero, na membrana plasmática e imitam um canal permitindo a passagem de cálcio. Isso fará com que a célula fique mais excitada, levando o indivíduo apresente taquicardia, sudorese, dilatação pupilar. 
A maior parte das doenças relacionadas às miotomias acontecem por uma deficiência de canal iônico. Existe uma doença chamada de fibrose cística, fazendo com que os fluidos corporais fiquem mais viscosos e o defeito está no canal de cloreto. Na luz da região dos brônquios, por exemplo, há a presença de muco, de células caliciformes, e esse canal sofre uma mutação não permitindo que o cloreto vá para essa região da luz desses órgãos, que é necessário para criar um gradiente osmoticamente ativo (cloreto e sódio) - o sódio consequentemente será mais absorvido. Se não há esse gradiente osmoticamente favorável, não haverá passagem de água levando a formação de fluidos mais viscosos como dito anteriormente. Ocorre majoritariamente nos pulmões e no fígado.
FÁRMACOS
	Os digitálicos (digoxina, digitoxina, ouabaína), exemplo mais simples, apresentam efeito inotrópico positivo – aumento da contração cardíaca. Uma célula, na sua membrana, apresenta mais de um transportador e o principal íon para aumento da contratilidade cardíaca é o cálcio. Se o cálcio vem do meio externo, pela baixa presença de retículos sarcoplasmáticos nas fibras, sua concentração deve ser aumentada no interior das mesmas. Esses digitálicos atuam inibindo temporariamente a enzima que a bomba de sódio e potássio precisa, que é a enzima sódio potássio ATPase, consequentemente levando à inibição desse mecanismo. A função da bomba, um mecanismo de contratransporte, é colocar o sódio para fora da célula e se não funciona, as concentrações de sódio no meio intracelular aumentam fazendo com que haja um bloqueio indireto de um outro transportador, levando ao aumento (também indireto) das concentraçõesde cálcio no interior da célula. O excesso de doses muda o comportamento elétrico do coração, levando a alteração também do seu comportamento mecânico. 
ELETROFISIOLOGIA CARDÍACA
	O marca-passo fisiológico é o nodo sinoatrial. Os locais que podem gerar impulsos e que apresentam função de marca-passo vão ter uma resposta mais lenta. As fibras de Purkinje, por exemplo, são extremamente calibrosas e apresentarão uma rápida propagação do impulso – o mais rápido que puder, até o último miócito para ocorrer um sincronismo da contração cardíaca – sendo uma estrutura de resposta rápida. Fica evidente, então, que existem locais de repostas mais rápidas e outras mais lentas. 
 	O gráfico acima representa a musculatura (miócitos) e o nodo sinoatrial. Na musculatura, o limiar de ação encontra-se por volta de -90 mV, enquanto no nodo está por volta de -60 mV. O seu potencial de repouso está mais próximo do limiar de disparo e por isso é o primeiro a ser ativado. No seu gráfico, não há um platô pois os seus canais de cálcio são diferentes, serão do tipo T – essa região é mais permeável a cálcio e a sódio, por isso essas células não são tão negativas no seu interior porque já ocorre influxo dos íons cálcio e sódio. A principal diferença entre esse nodo sinoatrial e o atrioventricular é a permeabilidade ao sódio e cálcio. 
	Até cerca de 2/3 da repolarização, a célula ainda não está apta a receber um novo estímulo – chamado de período refratário absoluto. Do final da repolarização, já entrando na hiperpolarização, a célula pode voltar a ser estimulada dependendo da intensidade do estímulo, chamado de período refratário relativo. A fibrilação é um tipo de arritmia, que altera o comportamento mecânico do coração atrapalhando a ejeção de sangue – sendo pior no ventrículo. Essa fibrilação, do ponto de vista da bioeletrogênese, é chamada de reentrada – uma célula que ainda não voltou ao seu potencial de repouso e foi novamente estimulada durante o período refratário relativo. 
A vantagem de se ter uma diferença na contração de átrios e ventrículos permite que haja a contração atrial antes da ventricular. 
SISTEMA EXCITATÓRIO E CONDUTOR 
	O nodo sinoatrial é mais permeável ao cálcio e ao sódio, seu potencial de repouso é mais próximo do limiar de ação, por isso é o gerador do pulso – sendo esse seu grande objetivo e está localizado no teto do átrio direito. Esse estímulo gerado precisa chegar até o nodo atrioventricular e vai passar, dessa forma, pela musculatura atrial. Em caso de parada de funcionamento, quem assume a função do nodo sinoatrial é o nodo atrioventricular. 
	Como dito, após passar pelo nodo atrioventricular o estímulo vai passar pela musculatura atrial. Essa musculatura tem muitos discos intercalares, logo a transmissão desse estímulo é rápida entre as células. Por toda a região anterior, posterior, pela região do septo haverá fibras e a média de velocidade é de 1 m/s – essas fibras podem ser mais rápidas ou mais lentas. As fibras de Purkinje apresentam velocidade de 4 m/s e no nodo atrioventricular haverá um retardamento do estímulo, que por ação complementar do tecido fibroso continua sendo unidirecional, para que os átrios sejam contraídos antes dos ventrículos – isso é causado por um menor número de junções nessa região. O estímulo vai seguir para o feixe de His e para as fibras de Purkinje, que são regiões mais calibrosas, com excelente condução, alta velocidade de transmissão para que até o último miócito seja excitado – para que ocorre uma contração sincrônica e espiralada. O tempo 0 é quando ocorre geração do estímulo, o tempo 0.3 é quando ocorre passagem do estímulo para a região dos átrios, o retardo acontece em 0.9 e ao final tem-se um tempo total de 0.16. 
A alteração elétrica precede a mecânica. É preciso que as células sejam estimuladas para haver uma resposta do coração, em forma de contração. 
Pode-se observar traçados clássicos de um eletrocardiograma, em que apresenta uma onda P (relacionada a despolarização/contração/sístole atrial), um complexo QRS (despolarização ventricular) e uma onda T (repolarização ventricular). A repolarização atrial fica mascarada pela transmissão que ocorre a nível de ventrículo. 
 
	Seguindo a sequência de imagem, houve um estímulo (representado pelas bolinhas) inicial do nodo sinoatrial logo em seguida passará pelas as vias internodais – ápice da onda P – já há início da contração, a parte elétrica precede a mecânica por alguns milissegundos. Chega ao nodo atrioventricular, onde ocorrerá aquele leve retardo e por fibras de Purkinje passará para todos os miócitos. Essa contração ocorre da base para o ápice. Ao chegar no último miócito já há início da contração, mas quando passa do mesmo que ocorre a contração plena. 
	Ao passar por todo esse complexo excitatório, ocorre contração que irá suplantar a pós-carga e a repolarização é muito rápida. Tão logo a pressão ventricular está elevada e suplantou a pressão da aorta, essa repolarização ocorrerá de forma rápida e aí o coração está pronto para um novo estímulo.