FISIOLOGIA DEFINIÇÃO ........................................... 300 HOMEOSTASE ...................................... 300 Homeostase no corpo ....................... 300
Líquidos corporais...................... ........... 300
TRANSPORTE PELA MEMBRANA .......... 301 DIFUSÃO SIMPLES ............................... 301 Difusão Não-eletrólito ...................... 301
Coeficiente de partição (CA-CB) ............. 301 Coeficiente de partição (K) ................... 301 Área de superfície ( A) ........................... 301 Difusão de eletrólitos........................ 301
DIFUSÃO FACILITADA .......................... 302 TRANSPORTE ATIVO ............................ 302 Transporte ativo primário ................ 302
Bomba de 11Na e19K .............................. 302 2+ Bomba de Ca ............................... ....... 302 + Bomba de 1H 19K ............................... ... 302 Transporte ativo secundário ............. 303 Co-transporte ......................... .............. 303 Contratransporte .................................. 303
OSMOSE .............................................. 303 Osmolaridade ................................... 303
Pressão osmótica ............................... ... 304
Receptores nicotínicos ...................... ... 313
Repouso ............................................ 331
NEUROTRANSMISSORES ..................... 314
Inspiração ......................................... 331
Neurotransmissão adrenérgica ........ 314
Expiração.......................................... 331
Epinefrina.................... ...................... ... 314 GASTROINTESTIN AL .......... 332 Norepinefrina (Ne) ..................... .......... 314 FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL Dopamina ............................................ 314 TUBO DIGESTÓRIO .............................. 332 Glutamato ........................................ 314
Dependente de ligantes .................... 304
FISIOLOGIA DO SN ................................305 COMPONENTES CELULARES ................ 305 Neurônio ........................................... 305
Transporte axônico ........................ ....... 306 Matriz de suporte ................... .............. 307 Neuroglia .......................................... 307
Faríngea ........................................... 333
Córtex cerebral ................................. 315
Motilidade gastrointe stinal .............. 333
Tronco encefálico................... .............. 315 Cerebelo...................... ...................... ... 315 Talamo e hipotálamo ..................... ...... 315 Medula espinhal ............................... 316
Controle neuroentérico........................ 333 Esôfago ............................................ 333 Esfíncter cárdia..................................... cárdia..................................... 333 Estomago ......................................... 334 Secreção gástrica de ácido ................... 334 Fases de secreção................................. 335 Fatores protetores ............................... 335
SNP ...................................................... 316 Sistema nervoso autônomo (SNA) .... 316
SISTEMA SOMATOSSENSORIAL (SSS) .. 317 Subdivisões ....................................... 317
Intestino delgado ............................. 335
Inervação da pele ................... .............. 317 Sentido mecânico ............................. 318
Duodeno .............................................. 335 Jejuno 335 Íleo 335
Controle motor ................................. 319
Intestino grosso ................................ 336
Vias sensoriais .................................. 319
Ceco 336 Cólon 336 Reto 336 Anus 336
SISTEMAS SENSORIAIS ........................ 318
Receptores sensoriais .......................... 319 Receptores ........................................... 319 Tradução sensorial ..................... .......... 319
Coração ............................................ 320
Pâncreas ........................................... 337
Condução elétrica no coração ............. 321
Suco pancreático .................... .............. 337 Amilase.................... ...................... ....... 338 Lípase 338 Tripsina.................... ...................... ....... 338
Células marcapasso e nãomarcapasso ............................. 322
Contração............................................. 322 Ciclo cardíaco ...................... ................. 323 Vasos ................................................ 324
SISTEMA NERVOS ENTÉRICO (SNE) ..... 338 Neurotransmissores e ntéricos .......... 339 Controle hormonal da motilidade gastrointestinal ....................... 339
METABOLISMO ................................... 340 Carboidratos..................................... 340
CONTROLE RESPIRATÓRIO .................. 331
Reações acopladas ............................... 340 Energia livre ......................................... 340 ATP no metabolismo ............................ 340 Glicose no metabolismo dos carboidratos................... ........... 340 Transporte da glicose ........................... 340 Pela membrana ...................... .............. 340 Facilitação do transporte da glicose pela insulina ................... ........... 341 Fosforilação da glicose ......................... 341 Armazenamento do glicogênio no fígado e nos músculos ....... ....... 341 Controle glicêmico ............................... 341 Regulação da glicemia pós-
Estado de alerta ............................... 331
alimentar ................................. 341
Durante o sono ................................. 331
Manutenção da glicemia no jejum ... 341
CICLO RESPIRATÓRIO .......................... 331
Fase absortiva ...................................... 342
Receptores pós-sinápti cos ................ 312
Troca gasosa .................................... 330
Receptores ionotrópicos................ ....... 312 Receptores metabotrópicos .......... ....... 312 Receptores adrenérgicos .................. 312 Receptores α......................................... 312 Receptores-β ........................................ 312
VOLUMES PULMONARES .................... 330
292
Fígado .............................................. 336
Secreção biliar .................... .................. 336
COMUNICAÇÃO CELULAR .................... 312 FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA ...................329
Receptores muscarínicos ................... ... 313
ORGÃO ACESSÓRIOS ........................... 336
SISTEMA CIRCULATÓRIO (SC) .............. 320
Astrócitos.................... ....................... ... 307 REGULAÇÃO DO VOLUME ................... 325 Podócitos ....................................... ....... 307 REGULADORES DO VOLUME ............... 325 Sistema renina-angiotensinaOligodendrócitos ........................... ....... 307 Células Schwann ............................ ....... 307 aldosterona (SRAA) .................. 325 Barreira hematoencefalica ........ ........... 307 Peptídeos natriuréticos .................... 326 BIOELETROGENESE .............................. 308 Hormônios antidiuréticos (ADH) .......... 327 Potencial de repouso (PR) ................. 308 Nervos simpáticos renais .................. 327 Potencial de ação (PA) ...................... 308 FLUXO SANGUÍNEO ............................. 328 Limiar 309 Física ................................................. 328 Potencial de membrana (PM)........... (PM) ........... 310 Pressão sanguínea............................ 328 Voltímetro ............................................ 311
Receptores coli nérgicos .................... 313
Boca 332
SNC ...................................................... 315
CANAIS IÔNICOS .................................. 304 FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR .............320 Dependentes d e voltagem ................ 304
2º SEMESTRE 2012
Capacidade pulmonar ...................... 330 Espaço morto ................................... 330
Lipídios .............................................. 342 FISIOLOGIA TEGUMENTAR ...................350
Transporte de lipídio nos líquidos corporais ..................... .............. 342 Remoção dos quilomícrons do sangue . 342 Ácidos graxos livres ........ ...................... 342 Lipoproteínas...................... .................. 343 Lipídios hepáticos ................... .............. 344 Síntese de triglicerídeos a partir dos carboidratos ........................... ... 344 Fosfolipídios e colesterol .................. 344 Fosfolipídios.................... ...................... 344 Colesterol ............................................. 344 Proteínas .......................................... 345 Aminoácidos .................................. ....... 345 Papeis funcionais das proteínas plasmáticas..................... ........... 345
FISIOLOGIA RENAL................................ 347 RINS ..................................................... 347 Néfrons ............................................. 347
EPIDERME ........................................... 350 Melanócitos ...................................... 350 Células de Merkel ............................. 350 Células de Langerhans ...................... 350
DERME ................................................ 350 Suprimento sanguíneo e linfático ..... 350 Receptores sensoriais ....................... 350 Pêlos 351
Cabelos ................................................ 351 Ciclo de crescimento do cabelo ........ 352 Glândulas ......................................... 353
Glândulas sebáceas .................... .......... 353 Glândulas sudoríparas ......................... 353
293
ADENO-HIPOFISE ................................ 356 Somatotropina (GH) ......................... 356
NEURO-HIPÓFISE ................................ 356 Hormônios antidiuréticos (ADH) ...... 356 Ocitocina .......................................... 356
GLÂNDULA TIREÓIDE .......................... 357 PANCREAS ENDOCRINO ...................... 358 Insulina ............................................. 358
Regulação .................... ...................... ... 358 Mecanismo de ação ............................. 358 Glucacon .......................................... 358 Regulação .................... ...................... ... 358 Mecanismos de ação ..................... ....... 359
HIPODERME ........................................ 353
PÂNCREAS ........................................... 359
FISIOLOGIA ENDOCRINA .......................354
Insulina ............................................. 359
Sistema hormonal ............................ 354
HIPÓFISE.............................................. 354 Filtração ...................... ....................... ... 348 ADENO HIPÓFISE ...................................... 354
Reabsorção .................................... ....... 348 Reabsorção ativa ou passiva ................. 348 Secreção ............................................... 349 Excreção ............................................... 349 Micção .............................................. 349
Eixo hipotalâmico-hipofisario-sistema hipotalâmico-hipofisario-sistema reprodutor ................................ 355
Glucagon .......................................... 359 Somatotastina .................................. 359 Peptídeo glucagon-sí mile-1 .............. 359
Inibição p or retroalimentação .......... 354 FISIOLOGIA ERÉTIL ............................... 360
Eixo hipotalâmico-hipofisáriohipotalâmico-hipofisárioESTROGÊNIOS E PROGESTOGÊNIOS PROGESTOG ÊNIOS ..... 362 prolactina ................................. 355 Eixo hipotalâmico-hipofisario-suprahipotalâmico-hipofisario-suprarenal ......................................... 355
DEFINIÇÃO Fisiologia do grego physis=natureza ou função, logia=estudo. É o estudo do funcionamento do corpo, e é o ramo da biologia que estuda as múltiplas funções mecânicas, físicas e bioquímicas nos seres vivos.
O LEC é constituído pelo plasma e o líquido intersticial; o plasma é o líquido circulante nos vasos sanguíneos. O líquido intersticial banha as células e é o maior dos dois subcompartimento. Os dois estão separados pelas paredes capilares.
HOMEOSTASE É a propriedade de um sistema, de regular o seu ambiente interno para manter uma condição estável, mediante ajuste de equilíbrio dinâmico controlado por mecanismo de regulação interrelacionado. Termo criado em 1932 por Walter BradFord Cannon, a partir do grego Homeo=similar ou igual, stasis =estático.
Figura 1: Walter Bradford Cannon (1871-1945) fisiologista norte Americ A meric ano, dirig dir ig iu o laboratóri laboratório o de fis iolog ia na univ u nivers ers idade de Harvard.
Fi g ura 2: R elação elação entre o meio interno e o externo de um organismo. ( a ) LE L E C meio do corpo; cor po; ( b ( b ) LIC L IC da maior maior ia das c élulas élulas ; ( c c ) meio externo ao corpo; cor po; ( d ( d ) material material que entra e s ai do corpo.
Homeostase no corpo As diferenças de concentrações dos solutos solutos através A capacidade de sustentar sustentar a vida, no corpo humano da membrana, são geradas e mediadas por é afetada por um leque de fatores, como a mecanismos de transportes consumidores de temperatura, a salinidade, o pH, ou as energia.Abomba de 11Na e 19Ktransporta 11Na do concentrações de nutrientes, como a glicose, íons, LIC para o LEC e, de modo simultâneo, transporta 8O, e resíduos como o CO 2 e a ureia. 19K do LEC para o LIC, como os dois íons são transportados contra seus gradientes, é necessário Líquidos corporais uma fonte de energia, o ATP. No ser humano a H 2O corresponde a 70% do peso corporal, a H2O corporal é dividida em dois compartimentos:
Líquido intracelular (LIC): contido dentro das células. Seu principal cátion é o 11Na+ e os ânios que contrabalançarão são o Cl-eoHCO3. Líquido extracelular (LEC): contido fora das células: os principais cátions do LEC são o 19K e o 12Mg e os ânios que os contrabalançam, são as proteínas e os fosfatos orgânicos.
300
TRANSPORTE PELA MEMBRANA As membranas celulares são compostas por lipídios e proteínas. O componente lipídico é composto por fosfolipídios, colesterol e glicolipidios, substâncias lipossolúveis, comoCO 2,8O, ácidos graxos e hormônios esteroides. Também, é responsável pela baixa permeabilidade de membranas a substâncias hidrossolúveis, como íons, glicose e aminoácidos. Os componentes proteicos da membrana consistem em transportadores, canais para íons e para H 2O.As substâncias podem ser transportadas a favor, do gradiente de concentração, ou contra este gradiente de concentração. O transporte a favor ocorre por difusão simples ou facilitada, não necessitando de energia. O transporte contra tal gradiente ocorre por transporte ativo, podendo ser primário ou secundário.No primário há necessidade de energia, no secundário, ocorre uso indireto de energia.Outra diferença entre os mecanismos de transporte é a presença ou não de proteínas carreadoras. A difusão simples não é mediada por carreador. A difusão facilitada, o transporte ativo primário e o secundário envolvem proteínas integrais, chamadas de transporte mediado por carreador . DIFUSÃO SIMPLES Difusão Não-eletrólito Ocorre como resultado de movimento térmico aleatório das moléculas, como a figura abaixo.
Fig ura 3: Difus ão s imples
Duas soluções A e B, separadas por uma membrana permeável ao soluto, a concentração dosoluto A é, duas vezes maior do que na solução B. As moléculas estão em movimento constante, com igual probabilidade de que dada molécula atravessará a membrana para a outra solução. Contudo, como há duas vezes mais moléculas na solução A do que em B, haverá maior movimentação de moléculas de A para B do que de B para A. A difusão efetiva do soluto é chamada de fluxo e depende das seguintes variáveis: tamanho (intensidade) do gradiente de concentração, coeficiente de partição, coeficiente de difusão, espessura da membrana e área da superfície disponível para a difusão.
301
Coeficiente de partição (CA-CB) É a força impulsora para a difusão efetiva. Quanto maior for à diferença de concentração do soluto entre as soluções A e B, maior a força impulsora e maior a difusão efetiva. Se as concentrações nas duas soluções forem iguais, não haverá força impulsora nem difusão efetiva. Coeficiente de partição (K) Descreve a solubilidade em H 2O. Quanto maior a solubilidade em relação ao óleo, maior o coeficiente de partição e mais facilmente o soluto pode dissolver na bicamada lipídica das membranas celulares. Solutos apolares tendem a ser insolúveis em óleo e ter baixos valores de coeficiente de partição. Esse coeficiente pode ser determinado pela adição de soluto a uma mistura de azeite e H2O e, a seguir, dosando-se sua concentração na fase oleosa em relação á sua concentração na fase aquosa. concentraçãonoazeite K= concentraçãonaágua Área de superfície (A) Quanto maior a área disponível da superfície da membrana, maior será a velocidade de difusão. Por exemplo, gases lipossolúveis, como o 8O e o CO2, têm velocidades de difusão particularmente altas através das membranas celulares. Essas altas velocidades podem ser atribuídas a grande área de superfície para a difusão oferecida pelo componente lipídico da membrana. Difusão de eletrólitos Se o soluto for um íon ou um eletrólito, há duas consequências adicionais da presença de carga no soluto. 1ª se houver diferença de potencial através da membrana, essa diferença altera a velocidade de difusão efetiva de soluto com carga. Por exemplo, a difusão de íons K+ diminuirá se o K + estiver se difundindo para área de carga positiva, e acelerará se o K+ estiver difundindo para área de carga positiva, e acelerará se o K + estiver difundido para área de carga negativa. Esse efeito da diferença de potencial pode tanto adicionar quanto anular os efeitos das diferenças das concentrações, dependendo da orientação da diferença de potencial e da carga do íon difusível.Se o gradiente de concentração e o efeito de carga forem orientados no mesmo sentido através da membrana, eles se combinarão; se forem orientados em sentidos opostos, eles poderão se cancelar. 2ª quando um soluto com carga se difunde a favor do gradiente de concentração, a difusão pode, gerar diferença de potencial através da membrana, chamado potencial de difusão.
DIFUSÃO FACILITADA O ciclo de transporte se inicia com a enzima no Parecida com a difusão simples, ocorrendo a favor estado E1 que se liga ao ATP. Nesse estado, os do gradiente de potencial eletroquímico, não locais de ligação do íon estão voltados para o necessitando de suporte de energia metabólica, a líquido intracelular, e a enzima tem alta afinidade difusão facilitada utiliza um carreador de membrana, por Na+, três íons Na+ se ligam e o ATP é isso é a que difere da difusão simples. A difusão hidrolisado, e o fosfato terminal é transferido para a facilitada ocorre mais rapidamente do que a difusão enzima, gerando uma forma de alta energia. simples devido à função do carreador. Agora ocorre uma alteração conformacional, e a enzima se transfere de E 1 para E2. No estado E2 os sítios de ligação iônicos estação voltados para o TRANSPORTE ATIVO Transporte ativo primário líquido extracelular, a afinidade para Na + e baixa Nele um ou mais soluto se movem contra um afinidade para o K + é alta. gradiente de concentração. Devido ao fato de se Os três íons de Na+ são liberados da enzima para o movimentar contra o gradiente é necessário o uso líquido extracelular, são ligados dois íons K + e alta. de energia na forma de ATP. Os três íons Na+ e fosfato inorgânico são liberados O ATP é hidrolisado em difosfato de adenosina de E 2. A enzima se liga ao ATP no lado intracelular ADP e o fosfato inorgânico P, liberando energia da da membrana, e passa por outra alteração ligação fosfato terminal de alta energia do ATP. conformacional, o que faz com que retorne à sua Quando o fosfato terminal é liberado, ele se forma original; os dois íons K + são liberados para o transfere para a proteína transportadora, iniciando líquido intracelular e as enzimas estãoprontas para ciclo de fosforilação e desfosforilação. Quando a começar o ciclo. fonte de energia do ATP é acoplada ao processo de transporte, ela é chamada de proteína de transporte primário.
Figura 6: bomba de Na+ K + das membranas celulares. ADP, difosfato de adenosina ATP, trifosfato de adenosina; E, Na Na + K + ATP ase, E ~P, Na+ K + ATPasefos fori lada; P , fos fato inor g ânico. Fi g ura 4: transporte ativo primário.
Bomba de 11Na e19K Está presente nas membranas de todas as células, bombeando 11Na do LIC para o LEC e 19K do LEC para o LIC. Para cada três íons de 11Na bombeados para fora, dois íons de 19K são bombeados para dentro da célula. A bomba de 11Na e 19K consiste em subunidade α e β. A subunidade de α contém a atividade ATPásica, assim como os locais de ligação para os íons transportados, Na + e K+. a bomba de11Na e19K se alterna entre os dois principais estados conformacionais, E1 e E 2o estado E1são os sítios de ligação para Na + e K+. A função extracelular e enzima tem alta afinidade por K +à função transportadora de íons dessa enzima se baseia nos ciclos entre os estados E 1 e E2 e recebe sua energia da hidrolise do ATP.
Bomba de Ca2+ A maioria das membranas celulares contém uma Ca2+ ATPase ou Ca2+da célula contra o gradiente eletroquímico; um íon Ca2+ é expulso para cada ATP hidrolisado. É responsável por manter muito baixa a concentração intracelular de Ca 2+. O retículo sarcoplasmático das células musculares e o retículo endoplasmático das outras células contêm variantes da Ca2+ ATPase que bombeiam dois íons Ca2+ do LIC para o interior do retículo sarcoplasmático ou endoplasmático, isto é, ocorre sequestro de Ca 2+. Essa variantes são chamadas de Ca 2+ ATPase dos retículos sarcoplasmático e endoplasmático. Bomba de 1H-19K+ Esta bomba é encontrada nas células parietais da mucosa gástrica e nas células intercaladas α do ducto coletor renal. No estômago, ela bombeia 1H+ do LIC das células parietais para o lúmen do estomago, onde acidifica os conteúdos gástricos.
Fi g ura 5: bomba de 11Na e 19K .
302
Transporte ativo secundário São aqueles nos quais é acoplado o transporte de dois ou mais solutos geralmente 11Na, se movendo de acordo com seu gradiente de concentração. O movimento sem gasto de energia do 11Na fornece energia para o movimento com gasto de energia do outro soluto. Sendo assim o ATP, não é utilizado diretamente, mas é fornecida de modo indireto pelo gradiente de concentração do 11Na através da membrana celular. O nome secundário se refere à utilização indireta de ATP como fonte de energia. Há dois tipos de transporte secundário, distinguido pela direção do movimento do soluto Uphill. Se o soluto se move no mesmo sentido que o Na +, é chamado co-transporte ou simporte. Se o soluto se move em sentido oposto ao do Na +, é chamado contratransporte, antiporte ou troca.
Contratransporte É a forma de transporte ativo secundário na qual os solutos se movem em sentido oposto através da membrana celular. O Na + se move para dentro da célula por meio do carreador a favor de seu gradiente eletroquímico: Os solutos que são contratransportados ou trocados pelo Na + se movem para fora da célula.
Figura 9: Contratransporte (troca) de Ca 2+Na+ em uma célula muscular.
OSMOSE É o fluxo de H2O através da membrana semipermeável, pela diferença de concentração de soluto. A osmose da H 2O não é difusão da H 2O, a osmose ocorre devido à diferença de pressão, enquanto a difusão ocorre devidoadiferencia de concentração da H2O. Figura 7: transporte ativo secundário.
Co-transporte É uma forma de transporte ativo secundárionaquais todos os solutos são transportados no mesmo sentido através da membrana celular. O 11Na se move para dentro da célula por meio do carreador, de acordo com a gradiente e os solutos, cotransportados com o 11Na, se movam para dentro das células. O co-transporte está envolvido em vários processos fisiológicos, principalmente no epitélio absortivo do intestino delgado e do túbulo renal. Por exemplo, os co-transportes de Na + glicose e de Na + aminoácidos estão presentes nas membranas luminais das células epiteliais tanto do intestino delgado quanto no túbulo proximal do rim.
Osmolaridade É a sua concentração de partículas osmoticamente ativas. Para calcular a osmolaridade, é necessário conhecer a concentração do soluto e se o soluto se dissocia na solução. Por exemplo, a glicose não se dissocia em solução. O NaCl se dissocia em duas partículas, o CaCl 2 se dissocia em três partículas. O símbolo g fornece o número de partículas em solução e também explica se há dissociação completa ou somente parcial. Assim, se o NaCl se dissocia completamente em duas partículas, g é igual a 2,0; seoNaCl se dissocia somente de modo parcial, então g declina, ficando entre 1,0 e 2,0. A osmolaridade é calculada como se segue: Osmolaridade=gxC Onde: Osmolaridade= concentração de partículas; S=número de partículas por mol em solução; C= concentração. Se a solução tem a mesma osmolaridade calculada, elas são chamadas de isosmóticas. Se duas soluções têm diferentes osmolaridade é chamada de hiperosmótica, e a solução com a menor osmolaridade, de hiposmótica.
Fi g ura 8: C o-transporte de Na+ glicose em uma célula epitelial do intestino. A TP, S GLT1, proteína 1 transportadora de Na+ -glicose.
303
Pressão osmótica Osmose é o fluxo de H2O através de membrana semipermeável, a concentração de soluto gera diferença de pressão osmótica através da membrana, e essa diferença éa força impulsora para o fluxo osmótico de H 2O. Na figura abaixo temos duas soluções aquosas, abertas à atmosfera, são mostrada: A membrana que separa as soluções é permeável àH 2O, mas é impermeável ao soluto. Inicialmente, o soluto está presente apenas na solução 1. O soluto na solução produz pressão osmótica é causada pela interação hidrostática da solução 1. A diferença resultante, na pressãohidrostática através da membrana, provoca, o fluxo de água da solução 2 para a solução 1. Com o tempo, o fluxo de H 2O da solução 1. Com o tempo, o fluxo de H2O causa aumento do volume da solução e diminuição do volume da solução 2.
Os canais dependentes de voltagem abrem e fecham em respostas à ligação de ligantes, como hormônios, neurotransmissores ou segundos mensageiros.
Fi g ura 11: C anal iônico dependente de ativador.
Dependentes de voltagem Têm comportas que são controladas por alterações do potencial de membrana. Por exemplo, a comporta de ativação do canal de Na + no nervo é aberta pela despolarização da membrana celular do nervo; a abertura desse canal é responsável pelo curso ascendente de PA.
Fi g ura 10: os mose através de membrana s emipermeável: o s oluto está pres ente em um lado de uma membrana s emipermeável; com o tempo a press ão osmótica, g erada pelo s oluto, causa o fluxo de H 2O da soluç ão 2 para a s olução 1.
CANAIS IÔNICOS São proteínas de membranas integrais que,permitem a passagem de certos íons.Eles são seletivos e permitem que íons com características especificas, se movam por eles, seletivamente baseada no tamanho do canal quanto nas cargas que os revestem. Por exemplo, um canal revestido por carga negativa, seletivo para cátions, deve permitir a passagem de 11Na, mas exclui 19K, outro canal seletivo para cátions, deve ter menos seletividade e permitir a passagem de vários pequenos cátions diferente. Os canais iônicos são controlados por comportas e dependente de sua posição. Os canais podem abrir ou fechar quando um canal se abre, os íons para os quais ele é seletivo podem fluir. Os canais iônicos são controlados por comporta e, dependendo da sua posição, os canais podem abrir ou fechar. Quando um canal se abre, os íons para os quais ele é seletivo podem fluir por ele, movido pelo gradiente eletroquímico existente. Quando o canal se fecha, os íons não podem fluir por ele, não importando a grandeza do gradiente eletroquímico.Dois tipos de comportas controlam a abertura e o fechamento dos canais iônicos.
Fi g ura 12: Canal iônico dependente de voltagem.
Dependente de ligantes Têm comportas que são controlados por hormônios, por neurotransmissores e por segundos mensageiros. Por exemplo, o receptor nicotínico da placa motora é um canal iônico que se abre quanto a ACh se liga a ele; quando aberto, ele é permeável aos íons Na+ e K+.
Fi g ura 13: C anal iônico dependente de lig ante.
304
FISIOLOGIA DO SN Neurônio O SN representa uma rede de comunicação e É a unidade funcional do SN e os circuitos controle que permite que o organismo interaja, com neuronais são formados por neurônios conectados o seu ambiente, esse ambiente inclui o meio sinapticamente. A atividade neuronal é onde é externo e o interno. O SN pode ser subdividido codificada as sequencias de PA propagados ao poráreas central e periférica, e cada uma delas longo dos axônios nos circuitos neuronais. A tem subdivisões. O SNP representa a interface interferência codificada é transformada de um entre o meio ambiente, e o SNC inclui os neurônios neurônio para outro por meio de transmissão sensitivos, motores somáticos e motores sináptica. Na transmissão sináptica, os PAs que autônomos.As funções do SN incluem: chegam à terminação pré-sináptica levam a liberação de um neurotransmissor químico. Detecção sensorial; O neurotransmissor pode excitar a célula pósProcessamento das informações; sináptica, e inibir a atividade dessa célula pósExpressão do comportamento. A detecção sensorial é o processo pelo qual os sináptica ou influenciar a ação de outras neurônios transformam a energia ambiental em terminações axonais. sinais neuronais. Ela é feita por neurônios, O aparelho biossintético neuronal inclui os chamados receptores sensoriais. Varias formas corpúsculos de Nissi, que são agregados de RER, de energia pode ser sentida, incluindo a mecânica, e proeminentes aparelho de Golgi. luminosa, sonora, química, térmica e, em alguns Osdendritos são a principal área de recepção, do estimulo sináptico de outros neurônios, o formato e animais, elétrica. O processamento das informações, incluindo o tamanho da arvore dendrítica, bem como a aprendizado e a memória, depende da população e distribuição dos canais na membrana comunicação intercelular nos circuitos neuronais. O dendrítica, são determinantes importantes como o mecanismo envolve eventos elétricos e químicos. O estímulos sinápticos afetaram osneurônios,estimulo simpático, para os dendritos, pode ser conduzidos processamento das informações inclui: Transmissão da informação pelas redes passivamente para fora do corpo celular, mas esses sinais diminuem de intensidade conforme passam neuronais; Transformação da informação por meio da para o soma e, assim, nãoteriam influência das células maiores. Os dendritos dos neurônios recombinação com outras informações; maiores podem ter zona ativas que, usam canais Percepção da informação sensorial; dependentes de Ca 2+ e de voltagem que produzem Armazenamento e recuperação da informação; Planejamento e implementação de comandos picos de voltagem importantes na integração de estímulos sinápticos múltiplos, para um só neurônio. motores; Oaxônio é a extensão da célula que leva o estimulo Processos de pensamentos e conscientização; de uma célula para o próximo neurônio ou, no caso Aprendizado; do neurônio motor para um músculo. Geralmente, Emoção e motivação. os PAs são gerados no cone axônico, onde existe O aprendizado e a memória são formas especiais grande concentração dos canais necessários. de processamento de informação, que permite que Assim, os axônios, além de transmitirem o comportamento se modifique de forma, informações pelos circuitos neuronais, também apropriado em resposta a desafios ambientais transportam substâncias químicas para os terminais vividos. sinápticos, ou a partir deles, pelo transporte axônicos. Os neurônios da medula e do cérebro COMPONENTES CELULARES diferem dos neurônios motores no tamanho da O SN é composto pelos neurônios e células da soma, comprimento, tamanho e números do axônio glia. Ascélulas da glia são caracterizadas como e número de terminações pré-sinápticas. células de suporte que sustentam metabólica e fisicamente os neurônios, mas também isolam os neurônios uns dos outros e ajudam a manter o meio interno do SN.
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Transporte axônico Os componentes da membrana e do citoplasma originados no aparelho biossintético do soma, deve ser distribuídos no aparelho biossintético do soma para repor materiais secretados ou desativados ao longo do axônio e, para os elementos das terminações pré-sinápticas. Um mecanismo chamado transporte axônico é responsável por essa distribuição. Existem vários tipos de transporte axônicos. O transporte axônico requer energia metabólica e envolve íons cálcio. Os microtúbulos formam o sistema de guias ao longo dos quais as organelas se movem. As organelas se conectam aos microtubulos por meio de ligação. O Ca 2+ desencadeia o movimento das organelas ao longo dos microtubulos. Proteínas motoras especiais, associadas aos microtubulos, chamadas cinesina e dineina, são necessárias para o transporte axônico.O transporte axônico se dá nas duas direções: 1. O transporte da soma para os terminais axonais é chamado transporte axonal anterógrado esse processo envolve a cinesina e permite a reposição das vesículas sinápticas e das enzimas responsáveis pela síntese de neurotransmissores nos terminais sinápticos.; 2. Há o transporte de vesículas contendo proteínas, lipídeos, neurotransmissores, açúcares e etc.O transporte feito na direção oposta, impulsionado pela dineina, é chamado transporte axônico retrogrado. Esse processo o faz com que a membrana reciclada das vesículas sinápticas retorne para o soma, para que seja submetido à degradação nos lisossomos.Há o transporte de toxinas, vírus e fatores de crescimento de nervos.
Os neurônios interconectados constituem os circuitos neurais, que são redes de comunicações feitas através de PAs. As informações passam por transmissões sinápticas, onde o terminal présináptico libera substâncias neurotransmissoras na fenda sináptica.A liberação de neurotransmissores na fenda sináptica ocorre por exocitose. Quando a despolarização de um PA alcança o terminal axônico, mudança no potencial de membrana do terminal axônico que possui canais de Ca 2+ controlados por voltagem que se abrem em resposta à despolarização.Como os íons 20Ca são mais concentrados no LEC do que no citosol, eles se movem para dentro da célula. O Ca 2+ liga-se a proteína reguladora e inicia a exocitose. A membrana da vesícula sináptica se funde com a membrana celular, com o auxílio de várias proteínas da membrana. A área fundida se abre e os neurotransmissores se movem de dentro da vesícula sináptica para fenda sináptica.As moléculas do neurotransmissor se difundem através da fenda para se ligarem com receptores na membrana da célula pós-sináptica. Quando os neurotransmissores se ligam aos seus receptores, uma resposta é iniciada na célula pós-sináptica.
Figura 15: Transferência de informações na sinapse. ( A ) um potencial de ação despolariza o terminal axônico; ( B ) a despolarização abre canais de Ca 2+ controlados por voltagem e o Ca 2+ entra na célula; ( C ) a entrada do 20Ca inicia a exocitose do conteúdo das vesículas sinápticas; ( D ) o neurotransmis sor s e difunde através da fenda si náptica e s e lig a aos receptores na célula pós -s ináptica; ( E ) a lig ação do neurotransmis sor ini cia uma res posta na célula pós-si náptica. ( a ) terminal axônico; ( b ) ves ículas s ináptica; ( c ) proteína de ancoragem; ( d ) res pos ta celular; ( e ) célula pós -s ináptica; ( f ) canal de Ca 2+ controlado por voltagem; ( g ) receptor; ( h ) fenda sináptica; ( )i molécula do neurotransmis sor.
O restante do conteúdo da fenda é captado por células a Glia, que rodeiam os neurônios. As terminações pré-sinápticas têm duas estruturas internas: vesículas com neurotransmissores e Fig ura 14: ( A ) P eptídeos s intetizados e empacotados ; mitocôndrias, que fornecem ATP para síntese das ( B ) Transporte axonal rápido ao long o da rede de microtúbulos; ( C ) conteúdo das vesículas liberados substâncias transmissoras liberadas causa a por exocitos e; ( D ) R ecic lagem das ves ículas alteração da permeabilidade da membrana pré s inápticas; ( E ) transporte axonal rápido retróg rado; sináptica. A membrana pré-sináptica contém muitos ( F ) componentes velhos da membrana s ão dig eridos nos lisoss omos. ( a ) R E R ; ( b ) s oma; ( c ) lisos s omo; ( d ) canais de 20Ca sensíveis à voltagem, quando o aparelho de G olgi ; ( e ) Ves ícula sináptica. potencial de ação despolariza a terminação, muitos Ca fluem para dentro do botão, permitindo que as Pequenos botões chamados terminações pré- 20 terminações e as vesículas com sinápticas estão sobre a superfície dos dentritos e neurotransmissores sejam excitadas. Na sinapse, da soma. Essas terminações podem ser esse conteúdo se liga aos receptores de membrana excitatórias, quando secretam substâncias que no neurônio pós-sináptico para alterar o existam os neurônios pré-sinápticos, ou podem ser funcionamento dessa célula. inibitórias, quando o inibem. 306
Matriz de suporte O ambiente local da maior parte dos neurônios do SNC é controlado de forma que, essas células são protegidas de variações extremas na composição do líquido extracelular que os banham. Esse controle é feito pela função de tampão da microglia, pela regulação da circulação do SNC, pela presença da barreira hematoencefalica e pelas trocas de substâncias entre o líquido cerebroespinal (LCE) e o fluido extracelular do SNC. Neuroglia A neuroglia não participa da comunicação em curto prazo da informação no SN, alguns tipos de células da glia capturam moléculas de neurotransmissores e, influência de forma direta a atividade sináptica outras formam as bainhas de mielina de vários axônios, o que aumenta a velocidade dos potenciais de ação ao longo do axônio, permitindo, que alguns axônios se comuniquem, rapidamente, por distâncias relativamente longas.
Células Schwann Encapsulam as células dos gânglios das raízes dorsais e dos nervos cranianos, regulando seu microambiente de modo semelhante dos astrócitos. As células da microglia são células fagocitárias latentes. Elas são auxiliadas pela neuroglia e por outras células fagocitárias que invadem o SNC a partir da circulação.A maior parte do LCE é secretada por células ependimárias especializadas dos plexoscoróides, localizadas no sistema ventricular. Barreira hematoencefalica O movimento de moléculas grandes e com carga de sangue para o cérebro e medula é restringido. A restrição se deve a ação de barreira das células endoteliais capilares no SNC e as junções oclusivas entre elas. Os astrócitos podem ajudar a limitar o movimento de algumas substâncias. Ex.: eles podem captar K+ e, desse modo, regular a [K +].
Astrócitos Regulam o microambiente do SNC. Seus processos entram em contato com os neurônios e cercam grupos de terminações sinápticas, isolandoos de sinapses adjacentes e do espaço extracelular geral. Os astrócitos também têmpodócitos que entram em contato com os capilares e TC na superfície do SNC, a pia-mater. os astrócitos servem para tamponar o ambiente extracelular dos neurônios em relação aos íons e aos neurotransmissores, seu citoplasma contém filamentos gliais que fornecem suporte mecânico para o tecido do SNC. Podócitos Participam da mediação da entrada de substâncias no SNC. Essas células podem captar íons K + e neutransmissores, que são metabolizados, biodegradadas ou reciclados. Após lesão, os podócitos dos astrócitos que contem esses elementos se hipertrofiam e forma cicatrizes gliais. Oligodendrócitos Vários axônios são cercados por uma capa de mielina, formada por enrolamento em espiral de varias camadas de membrana da célula da glia. A mielina aumenta a velocidade de condução do potencial de ação devido, à restrição do fluxo de corrente iônica por pequenas porções não mielinizadas do axônio entre as bainhas adjacentes das células de Schwann, os nódulos de Ranvier.
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Fi g ura 16: C élulas da g lia do S NC. ( a ) célula ependimárias ; ( b ) microg lia; ( c ) capilar; ( d ) as tróci to; ( e ) oli g odendrócito; f ( ) nó; ( g ) axônio; ( h ) mielina; ( )i interneurôni o.
BIOELETROGENESE Potencial de ação (PA) O transporte de íons através da membrana é As células possuem um potencial eletroquímico realizado por proteínas especializadas localizadas gerado por elas mesmas. A alteração rápida deste na membrana celular. Se a bicamada lipídica estiver potencial, seguida pela restauração do mesmo, é ausente de proteínas, a membrana será altamente chamada de PA.É um fenômeno das células permeável, mesmo a íons muito pequenos. excitáveis,como as nervosas e as musculares, que A diferença de cargas geradas é o potencial consiste na rápida despolarização, seguida por elétrico, que tem como medida volt (V). A corrente repolarização do potencial de membrana. São os elétrica é o fluxo entre esses dois pontos. Essa mecanismos básicos para a transmissão da diferença de potencial elétrico é mantida na célula informação no SN e em todos os tipos de músculos. pela ação da bomba Na + e K+ e pela busca Despolarização: É o processo que torna o PM constante do equilíbrio eletroquímico pelos íons menos negativo. Como observado, o PR das envolvidos. Por esse sistema de bombeamento, células excitáveis é orientado com o interior da mais a difusão de potencial entre o meio interno e o célula negativa. A despolarização torna o interior externo, ou seja, cria energia potencial: da célula menos negativa, até mesmo, fazer Bioeletrogenese. com que o interior da célula fique positivo. Hiperpolarização: É o processo que torna o PM Potencial de repouso (PR) mais negativa. Semelhante à despolarização, os É a diferença de potencial que existe através da termos, aumentando ou diminuindo, não membrana celular excitável, como as células deveriam ser utilizadopara descrever a variação nervosas e as musculares no período entre dois PA. que torna o PM mais negativo. O PR é estabelecido pelos potenciais de difusão, Corrente de influxo: É o fluxo de carga positiva resultante das diferenças de concentração para para fora da célula, corrente de vários íons, através da membrana celular. Cada íon efluxohiperpolarizam o PM. ex.: a corrente de tenta impulsionar o potencial de membrana em influxo é o fluxo onde o sódio para dentro da direção a seu próprio potencial de equilíbrio. célula, durante o curso ascendente do PA; Os íons mais permeáveis em repouso terão Corrente de efluxo: É o fluxo de carga positiva contribuições menores terão pouca ou nenhuma para fora das células corrente de contribuição.O PR dessas células está entre -70 a efluxohiperpolarizam o PM. Um exemplo de 80mV. O PR está próximo do potencial de equilíbrio corrente de efluxo é o fluxo de 19K para fora da do 19K e do 17Cl, pois a permeabilidade a esses íons célula, durante a fase de despolarização do PA em repouso é alta. O PR está longe dos potenciais de equilíbrio do 11Na e 20Ca, pois a permeabilidade a esses íons em repouso é baixa.
Fig ura 17: ( A ) no P R , os canais de 11Na estão fechados; ( B ) quando a membrana é despolarizada, mudanças conformacionais abrem os canais de 11Na.
Figura 18: Condução do potencial de ação. ( A ) um potencial g raduado acima do limiar alcança a zona de disparo; ( B ) canal de Na+ controlados por voltagem se abrem e o Na+ entra PM axônio; ( C ) carg as pos itivas fluem para os s egmentos adjacentes do neurôni o por fluxo de corr ente local; ( D ) o fluxo de corrente local da reg ião ativa faz com que os outros s egmentos da membrana se despolarizem; ( E ) o per íodo refratári o impede a condução retrógrada. A perda de K + do citoplasma repolariza a membrana. ( a ) reg ião refratári a; ( b ) reg ião ativa ( c ) reg ião inativa.
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Limiar É o potencial de membrana no qual é inevitável a ocorrência do potencial de ação.Quando atinge o limiar, abrem-se canais de 11Na, e muito 11Na do meio extracelular flui para o meio intracelular. A célula recebe muita carga positiva do 11Na e eleva seu potencial elétrico até 20mv. Essa fase ascendente é chamada despolarização. Quando houver aumento na condutância para o Na +, ele entrará na célula e alcançará o limiar de desencadeamento do PA. Esse limiar é o valor elétrico que cada célula possui para provocar a abertura de canais dependentes de voltagens. Assim, quando essas células atingem esse valor, novos canais do 11Na e 19K abrem-se permitindo o fluxo de 11Na e efluxo de 19K. Quando os canais de 19K abrem-se e ocorre acentuado fluxo de 19K para o meio extracelular. Assim, a célula perde carga positiva e retorna seu potencial de membrana ao valor mais negativa esta fase chama-se repolarização. Algumas vezes o canal de 19K tarda a se fechar e o fluxo de 19K ocorre em demasia, então à célula fica mais negativa do que durante o repouso, tendo essa fase o nome de hiperpolarização.Durante o período da repolarização, nenhum novo estímulo pode voltar a alterar os canais voltagem dependendo da célula. A este período damos o nome de período refratório absoluto. No final da repolarização, há o período refratário relativo, no qual um estímulo forte pode gerar novo potencial de ação.
Figura 20: Modelo do canal de Na + controlado por voltagem. ( A ) durante o potencial de membrana em repouso o portão de ativação fecha o canal; ( B ) o es timulo despolarizante chega ao canal. Portão de ativação abre; ( C ) com o portão de ativação aberto, o Na + entra na célula; ( D ) o portão de inativação se fecha e a entrada de Na+ para; ( E ) durante a repolarização caus ada pela s aída do K + da célula, os dois portões voltam ás s uas pos ições ini ciais.
Figura 21: ( 1 ) potencial de membrana em repous o; ( 2 ) estímulo des polarizante; ( 3 ) membrana despolarizada até o limiar. Os canais do Na+ controlados por voltagem se abrem rapidamente e o Na + entra na célula de K + controlado por voltagem, e começam a se abrir lentamente; ( 4 ) a entrada rápida de Na+ despolariza a célula; ( 5 ) os canais de Na+ se fecham e os canais de K + mais lentos se abrem; ( 6 ) o K + se move da célula para o líquido extracelular; ( 7 ) os canais de K + continuam abertos e mais K + deixa a célula, hiperpolarizando-a; ( 8 ) os canais de K + controlados por voltagem se fecham e menos K + sai da célula; ( 9 ) a célula em repouso. Figura 19: ( 1 ) canais de Na+ e k +. ( A ) ambos os canais fechados ; ( B ) os canais de Na+ s e abrem; ( D ) os canais de Na+ voltam à posição original, ao passo que os canais de K + permanecem abertos; ( E ) ambos os canais estão fechados . ( a ) período refratário absoluto; ( b ) período refratário relativo.
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Potencial de membrana (PM) Todas as células tem potencial de repouso (PR), em torno de -70mV. Uma das características dos neurônios é a sua capacidade de alterar seu PA rapidamente, em resposta a estímulo apropriado, com o PA sendo uma resposta mais significativa. Quando um microeletródio é inserido, através da membrana plasmática do axônio de uma lula, registra-se a diferença de potencial entre a ponta do eletródio, dentro da célula, e do eletrólito colocadofora da célula. O eletródio interno registra valor de cerca de 70mV, negativos em relação ao eletródio externo. Essa diferença de 70mV é o PRM do axônio. Vários solutos do corpo, incluindo componentes Figura 22: Separação de carga elétrica. a membrana celular orgânicos como piruvato e o lactato, são íons e atua como um isolante para impedir o movimento livre de carregam uma carga elétrica líquida. O K +é o íons entre os compartimentos intracelular e extracelular. + ( 1 ) A célula e a s olução es tão elétri ca e qu imicamente em principal cátion dentro das células, e o Na equilíbrio. 2 ( ) A célula e a s olução es tão em des equilíbri o predomina no LEC. Quanto aos anions, os íons Cl químico elétrico. É us ada energi a para bombear um cátion para fora da célula, deixando uma carg a res ultante de -1 na ficam com o Na+ no LEC. Os íons fosfatos e as célula e +1 fora dela: ( a ) e ( c ) do LIC; ( b ) e ( e ) LE C; ( d ) proteínas negativamente carregadas são os escala de carga absoluta. ( 3 ) Numa escala de carg a principais ânions do LIC. absoluta o LEC teria +1 e o LIC teria -1. As mensurações fisiológ icas s empre es tão numa es cala relativa, na qual é O comportamento intracelular não é eletricamente atribuído um valor zero ao LE C. Is so desloca a es cala para neutro: existem algumas proteínas aniônicas dentro a esquer da e dá ao interior da célula uma carg a relativa de das células que não possuemcátions 2. correspondentes, dando às células uma carga líquida negativa. O compartimento extracelular tem Assim que o primeiro íon positivo deixa a célula, o uma carga líquida positiva: alguns cátions de LEC. equilíbrio elétrico entre o LEC e o LIC é rompido: o Não possuem anions correspondentes. Uma interior da célula tem uma carga líquida de -1, o consequência desta distribuição desigual de íons e exterior da célula tem uma carga líquida de +1. que os compartimentos intracelular e extracelular O aporte de energia para transportar íons através não estão em equilíbrio elétrico. Ao invés isso, os da membrana criou um gradiente elétrico, isto é, dois compartimentos existem num estado de uma diferença de carga líquida entre as duas desequilíbrio elétrico. Esse desequilíbrio geram regiões. O transporte ativo de íons positivos para fora da sinais elétricos conhecidos como PA. No corpo, a separação das cargas elétricas célula cria um gradiente de concentração: agora há acontece através da membrana celular. A imagem a mais íons positivos fora da célula do que dentro. a seguir mostra uma célula artificial preenchida com combinação do gradiente elétrico e do gradiente de é chamado de gradiente moléculas que se dissociam em íons positivos e concentração negativos, representadas pelos sinais mais e eletroquímico. A célula permanece em equilíbrio menos.As moléculas eram inicialmente osmótico porque a água pode mover-se livremente eletricamente neutras, há numero igual de íons através da membrana em resposta ao movimento positivos e negativos dentro da célula.Colocamos dos solutos. Um gradiente elétrico entre o LIC e o uma solução aquosa, também eletricamente neutra, LEC é conhecido como diferença de potencial de que tem os mesmos tipos de cátions e ânios. A membrana em repouso, ou potencial de bicamada de uma célula real, não e permeável a membrana para simplificar.Podemos dividir esse íons. A água pode atravessar livremente esta nome em partes: membrana celular, igualando as concentrações 1. A parte em repouso do nome vem to fato de que esse gradiente elétrico está presente em extracelular e intracelular de íons. Uma proteína todas as células vivas, inclusive naquelas que carreadora de transporte ativo é inserida na parecem, não ter atividade elétrica. Nestas membrana. Este carreador usa energia para mover células em repouso, o potencial de membrana íons positivos para fora da célula contra seu alcançou um estado estacionário e não está gradiente de concentração. Os íons negativos da mudando; célula tentam seguir os íons positivos e negativos. Como a membrana é impermeável a íons negativos, 2. A parte potencial, do nome vem do fato de que o gradiente elétrico criado pelo transporte ativo eles permanecem retidos na célula. Os íons de íons da membrana celular é uma forma de positivos presentes fora da célula podem tentar energia armazenada, ou potencial, da mesma passar para dentro dele, atraídos pela carga forma de energia potencial. negativa resultante do LIC, mas a membrana não permite que estes cátions vazem através dela. 310
Quando moléculas com cargas opostas se unem, elas liberam energia, que pode ser usada para realizar trabalho da mesma forma que as moléculas se movendo através dos seus gradientes de concentração podem realizar trabalho. O trabalho feito pela energia elétrica inclui a abertura de canais controlados por voltagem na membrana e o inicio dos sinais elétricos. 3. A parte diferencial dá nome e para lembrar que o potencial de membrana representa uma diferença na quantidade de carga elétrica dentro e fora da célula.
Voltímetro O equipamento usado para medir o potencial de membrana celular. Os eletrodos são produzidos a partir de tubos de vidro ocos tracionados formando pontos muitos finos. Estas micropipetas são preenchidas com um líquido que conduz eletricidade e conectadas a um voltímetro, que mede a diferença elétrica entre dois pontos em unidades como os Volts (v) ou milivolts (mV). Um eletrodo da célula um eletrodo de referência. É colocado no banho externo que representa o líquido extracelular.
Figura 23: Medindo a diferença de potencial da membrana. ( a ) banho contendo s alina; ( b ) célula; ( c ) um eletrodo de reg is tro é colocado dentro da célula; ( d ) entrada; ( e ) o terra ou eletrodo de referencia é colocado no banho e é dado a ele um valor de 0mv; ( f ) o reg is trador dos s inais reg is tra as mudanças no potencial de membrana com o passar do tempo; ( g ) saída; ( h ) o voltímetro mede a difer ença de carga elétrica entre o interior de uma célula e a solução que a circunda. Este valor é a diferença de potencial da membrana, ou mV.
O potencial de membrana em repouso é devido ao potássio: podemos usar uma célula artificial diferente para mostrar como o potencial de membrana em repouso surge numa célula viva.
Figura 24: Potencial de equilíbrio do potássio: ( 1 ) uma célula artificial cuja membrana é impermeável aos íons é preenchida com K + e grandes proteínas aniônicas. estas células s ão colocadas numa s olução de Na+ e Cl- a célula e a solução são eletricamente neutras: ( a ) células artifi ciais . 2 ) um canal de vazamento de K + é inserido na membrana. ( o K + vaza para fora da célula porque há um gradiente de concentração do K +: ( a ) canal de vazamento de K +. ( 3 ) o potencial de membrana neg ativo atrai o K + de volta para dentro, da célula. Quando o gradiente elétrico se opõe ao g radiente de concentração equilíbri o para o K +: ( a ) o g radiente de concentração; ( b ) gradiente elétrico.
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Nafigura 1: a célula artificial possui uma membrana impermeável aos íons. A célula contém K + e proteínas grandes carregadas negativamente, representada por Pr -. A célula é colocada numa solução de Na + e Cl-. A célula e a solução são neutras eletricamente, e o sistema em equilíbrio elétrico. Existem gradientes de concentração para todos os quatro tipos de íons no sistema, e todas se difundiriam a favos dos seus respectivos gradientes de concentração se eles pudessem atravessar a membrana celular; Nafigura 2: um canal de vazamento de K + é inserido na membrana, tornando-a permeável somente ao K+. Como não há inicialmente no LEC, algum K+ sairá da célula, a favor do seu gradiente de concentração. A medida que o K+ deixa a célula, as proteínas de carga negativa, Pr -, são incapazes de segui-la porque a membrana células não é permeável a elas. As proteínas estabelecem gradativamente uma carga negativa dentro da célula, à medida que é mais K+ se difunde para fora da célula. Se a única força que atua no K + fosse o gradiente de concentração, o K+ sairia da célula até que a concentração de K + dentro da célula fosse igual à concentração de K + fora dela. A perda de íons positivos da célula cria um gradiente elétrico. Pelo fato de cargas opostas atraírem-se umas as outras, as proteínas de carga negativa dentro da célula tentam puxar o K+ de volta para dentro dela. Num ponto desse processo, a força elétrica que atrai o K + para dentro da célula se torna igual em magnitude ao gradiente de concentração química que empurra o K+ para fora da célula. Neste ponto, o movimento resultante de K+ cessa. A taxa de íons K+ que se movem para fora da célula a favor do seu gradiente de concentração é igual à taxa no qual os íons K + se movem para dentro da célula a favor do gradiente elétrico.
COMUNICAÇÃO CELULAR Os neurônios se comunicam uns com os outros, através da liberação de pequenos peptídeos, chamados neurotransmissores , que podem atuar em órgãos distantes ou difunde-se por uma curta distância, atuando sobre as células-alvo justapostas numa conexão chamada sinapse, essa transmissão integra sinais elétricos e químicos:
Receptores metabotrópicos São receptores acoplados à proteína G, os domínios extracelulares e citoplasmáticos desses receptores diferem muito, essas diferenças permitem o desenvolvimento de agonistas que ativam ou inibem subtipos específicos de receptores metabotrópicos. Receptores adrenérgicos São seletivos para a norepinefrina e a epinefrina. Esses receptores são divididos em duas classes, chamadosα e β, acoplados a proteínas de suporte citoplasmáticas e as cascatas de sinalização distais. Receptores α Os receptores αadrenérgicos são divididos em α1 e α2 os receptores α1 efetuam a sinalização através de vias mediadas por G i, que geram IP 3, que mobiliza as reservas intracelulares de Ca 2+, e DAG, que ativa a proteína-cinase C. Os receptoresα1adrenérgicos:São expressos no músculo liso vascular, no músculo liso do trato geniturinário, no músculo liso intestinal, no coração e no fígado. Os receptoresα2adrenérgico: Ativam a Gi, uma proteína G inibitória. Ele exerce várias ações de sinalização, incluindo inibição da adenililciclase, ativando os canais de K + retificadores internamente dirigidos acoplados à proteína G, inibindo dos canais de Ca 2+ neuronais.
Figura 25: ( 1 ) Os neurotrans mis s ores são s intetizados e armazenados no neurônio, especializados na liberação de neurotransmissor. Após sua produção são transportados do citoplasma para o interior de vesículas, atingindo altas concentrações. As vesículas sofrem um processo iniciador fix ando-se s obre a zona ativa da membrana plasmática da terminação pré-sináptica; ( 2 ) Ao ating ir a voltagem limiar no neurônio, um P A é iniciado e propag ado ao longo da membrana axônica até a terminação nervosa pré-sináptica; ( 3 ) A despolarização da membrana provoca abertura dos canais de Ca 2+ dependente de voltag em e o influxo de C a 2+ através dess es canais abertos para a terminação nervos a pré-si náptica; ( 4 ) N a terminação nervosa pré-sináptica, a rápida elevação da concentração de C a 2+ provoca a fusão das vesículas cheias de neurotransmis s ores com as proteínas na membrana plasmática pré-s ináptica. Após a fus ão da ves ícula, ocorre liberação do neurotransmissor na fenda sináptica; ( 5 ) Os neurotransmissores difundem-se através da fenda sináptica, ligando-se a duas classes de receptores sobre a membrana pós -s ináptica: ( 5a ) Li g ação nos receptores ionotrópicos regulados por ligantes abre canais que permitem o fluxo de íons através da membrana pós-sináptica; ( 5b ) Li g ação aos receptores metabotrópicos produz ativação das cascatas de s inalização de segundos mensag eiros intracelulares ; ( 6 ) Os potenciai s pós-s inápticos excitatórios e os potenciais pós s inápticos propag am-se ao long o da membrana da célula pós s ináptica. ( 7 ) A estimulação da célula pós -sináptica termina com a remoção do neurotransmissor, dessensibilizaram do receptor pós-sináptico ou uma combinação de ambos. Essa degradação ocorre de duas maneiras: ( a ) Deg radação do neurotransmissor por enzimas na fenda sináptica. ( b ) Captação por trans portadores na terminação sináptica, que termina na ação s ináptica e permite a reciclagem do neurotransmis s or em vesículas s inápticas.
Receptores pós-sinápticos Essas proteínas são divididas em duas classes; os receptores ionotrópicos e os metabotrópicos. Receptores ionotrópicos São receptores como os nicotínicos de acetilcolina e os de GABA do tipo A. A ligação de uma molécula de ligante ao receptor leva a uma alteração conformacionalalostérica, que abre o poro do canal.
Receptores-β Receptores βadrenérgicos são divididos em três classes, denominadasβ1, β2, β3 todas elas ativam uma proteína G estimuladoras, Gs. A Gs ativa a adenililciclase, elevando os níveis de AMPc intracelular que ativa a proteína-cinase, que fosforilam proteínas celulares, incluindo canais iônicos. Os receptores β1adrenérgico: Localizam-se no coração e nos rins, onde são encontradas nas células justa glomerulares renais, onde induz a liberação de renina. No coração a estimulação dos receptores P1 cardíacos provoca aumento no inotropismo (força de contração), mediado pela fosforilação dos canais de Ca 2+. Quando no cronotropismo ( frequência diminuída cardíaca)que é resultado da taxa de despolarização da fase 4 das células marcapasso do nó-sinoatrial. Os receptoresβ2 adrenérgicos:São expressos no músculo liso, no fígado e no músculo esquelético, no músculo liso, e no fígado. No músculo esquelético e ativação dessas mesmas vias de sinalização estimula a glicogenólise e promove a captação de K +. Os receptoresβ3 adrenérgicos são expressos no tecido adiposo, sua estimulação determina um aumento de lipólise.
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Receptores nicotínicos As transmissões colinérgicas são resultado da ligação da Ach ao nAchR que deflagra uma alteração na conformação do receptor que, cria um poro relativo para cátions monovalentes através da membrana celular, que são também permeáveis a íons K+ e Na+. Quando aberto, esses canais produzem uma corrente efetiva de entrada de Na +, que despolariza a célula. O receptor nicotínico de Ach é constituído de cinco subunidades, que são designados em α, β, γ, δ e ɛ.
Figura 26: Receptores adrenérgicos. ( 1 ) transportadores de Laminoácidos aromáticos: ( a ) Na+ ; ( b ) tiros ina; ( c ) diidroxifenilalanina (L-dopa); ( d ) dopamina. ( 2 ) monoaminas vesiculares (VMAT): ( a ) H + ; ( b ) dopamina. ( 3 ) trans portador de Ne: ( a ) Na+ ; ( b ) DOPG A. ( 4 ) receptor α 2 adrenérgi co (auto-receptor). ( 5 ) receptores adrenérg icos pós-s inápticos.
Receptores colinérgicos Principal neurotransmissor na junção neuromuscular, deflagrando a contração muscular. A Ach é sintetizada numa única etapa a partir da colina e da acetil coenzima-A pela enzima colina ChTA; a Ach é transportada em vesículas sinápticas e é fornecida por uma ATPase, que bombeia prótons para dentro da vesícula. Uma vez liberada na fenda sináptica, a Ach liga-se a uma de duas classes de receptores e liga-se na membrana sináptica, os efeitos da Ach em sinapses colinérgicas são determinadas, pelo tipo de receptor de ACh presente nessa sinapse. Os receptores colinérgicos são divididos em duas grandes classes: os receptores muscarínicos e os nicotínicos. Receptores muscarínicos Receptores acoplados à proteína G com domínio transmembranares. A ativação da proteína G pela ligação do agonista aos receptores muscarínicos tem efeitos sobre a célula, que consiste em inibição da adenililciclase e estimulação da fosfolipases influenciando os canais iônicos através de moléculas de segundos mensageiros. Foram detectados cinco DNAs distintos para os receptores muscarínicos, chamados M1-M5. Eles formam dois grupos, os receptores M1, M3 e M5 que estão acoplados a proteínas G responsáveis pela estimulação da fosfolipases C. Os receptores M2 e M4estão acoplados a proteínas G responsáveis pela inibição da adenililciclase e ativação dos canais de K+, os receptores M1 expressos em neurônios corticais e gânglios autônomos, os receptores M 2 no músculo cardíaco.
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Figura 27: ( 1 ) A colina é transportada até a terminação nervosacolinérgica pré-sináptica por um co-transportadorde Na+colina de alta afinidade. A enzima colinaacetiltransferase catalisa a formação da ACh a partir da acetil coenzima A ecolina. ( a ) Na+ ; ( b ) colina. ( 2 ) A ACh recém-s intetizada é acondicionadaem vesículas. O transporte da Achnavesícula é mediado por um contratranspor tadorde H + ACh. As ves ículascontendoACh fundem s e com a membrana plas mática quando os níveis intracelulares de cálcio aumentam em resposta a um PA pré-sináptico, liberando o neurotransmissorna fenda sináptica. A Achdifunde-sena fenda s ináptica e lig a-se a r eceptores pós -sinápticos pré-s inápticos. ( a ) canal de cálcio; ( b ) Ca 2+. ( 3 )Os receptores mus carínicos M 2 e M4 pré-s inápticosini bem a entrada de Ca 2+ no neurônio pré s ináptico,diminuindo, ass im, a fus ão das ves ículas e a liberaçãodeACh; e os receptores nicotínicos pré-sinápticos aumentam a entrada de Ca 2+ no neurôni o pré-sináptico aumentando a fusão das vesículas e a liberação de Ach: ( a ) receptor muscarinico de Ach (M 2 e M4 ); ( b ) receptores nic otínicos de A ch. ( 4 ) Ach na fenda sináptica édegr adada pela acetilcolines terase (AChE) ligada àmembrana em colina e acetato. ( 5 ) Os receptores muscarínicos M 2 e M 4 pós-sinápticos são inibitórios.Os receptores muscarinicos são receptores acoplados a proteína G, que alteram vias de s inalização da célula, incluindo ativação da fosfolipas e C e abertura do canal de K +.( 6 ) Os receptores nicotínicos s ão canais iônicos regulados por ligantes, que são permeaveis a cátions.Os receptores nicotínicos s ão excitatórios .
NEUROTRANSMISSORES Norepinefrina (Ne) O SNP usa: É um agonista nos receptoresα1 e α2 sua administração sistêmica aumenta a pressão arterial Ach; sistólica, diastólica e a resistência periférica total. A Ne. Ne aumenta a frequênciacardíaca, aumenta o O SNC: volume sistólico, mantendo o débito cardíaco Ach; inalterado. A NE é usada em emergências do NE; choque distributivo. Peptídeosneuroativos. A transmissão por pequenos neurotransmissores Dopamina desempenham papel neuromodelador. Os neurotransmissores são organizados em várias Ativam alguns subtipos de receptores de categorias, com base na sua estrutura e função. A catecolaminas, nos tecidos periféricos e o efeito primeira categoria de neurotransmissores de predominante dependem da concentração local do composto. A DoA é usada no tratamento de choque aminoácidos inclui o: principal neurotransmissor causado por baixo débito cardíaco e acompanhado Glutamato: excitatório, atuando sobre receptor ionotrópicos de comprometimento da função renal, resultando em oligúria. quantometabotrópicos; Aspartato ; Glutamato GABA: é um neurotransmissor inibitório no A ligação do glutamato aos seus receptores SNC. Os neurotransmissores de aminas biogênicos desencadeia eventos moleculares e celulares derivam de aminoácidos descarboxilases, incluindo- associados a numerosas vias fisiológicas e fisiopatológicas, incluindo a sensação da dor, as: neurotoxicidade cerebral e alterações sinápticas Norepinefrina: Liberada por neurônios envolvidas na memória. simpáticos produzindo resposta simpática, modulando funções como o estado de alerta e consciência. Dopamina: Transportada em vesículas sinápticas, algumas vezes a dopamina é convertida em norepinefrina no interior das vesículas sinápticas pela enzima dopamina- β hidroxilase. Epinefrina: Liberada, em resposta a estresse. Serotonina; Histamina. As purinas adenosina e trifosfato de adenosina (ATP) também são utilizados na neurotransmissão central.
Neurotransmissão adrenérgica A síntese da epinefrina predomina nas células da medula suprarrenal, enquanto os neurônios adrenérgicos produzem norepinefrina. Epinefrina É um agonista nos receptores α e β adrenérgicos, nos receptores β 1, aumentam a força de contração cardíaca e o débito cardíaco, com consequente aumento no consumo de oxigênio do coração e na pressão arterial sistólica. A estimulação do β 2 aumenta o fluxo sanguíneo para o músculo esquelético, relaxa o músculo liso brônquico e aumenta a concentração de glicose e de ácidos graxos livres no sangue. A epinefrina é usada no tratamento da asma e em anestésicos locais.
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SNC Lobo occipital: Sua função primaria é o Tem três funções básicas: processamento e a percepção visuais. As 1. Processar informações que chegam; ( sistema conexões dos campos visuais frontais afetam os sensorial); movimentos oculares e a projeção para o 2. Organizar a função motora; ( sistema mesencéfalo. Auxilia no controle dos somático); movimentos oculares convergentes, a contração 3. Processar as tomadas de decisões (funções pupilas e a acomodação que ocorrem quando os corticais elaboradas). olhos se ajustam para a visão próxima. O sistema inclui neurônios sensoriais e neurônios Lobo temporal: Tem varias conexões. A motores, e diversos inter-neurônios no SNC que audição, que depende do processamento e da interconectam as partes e estão envolvidos em percepção de informações relacionadas aos processos mais avançados e complexos do SN. sons, é uma delas. A superfície inferior do córtex A (aferente ):Traz divisão sensorial infratemporal está envolvida no reconhecimento informações para dentro do SNC. Em geral da face. O lobo temporal medial pertence ao iniciando com a atividade nos receptores sistema límbico que participa do sensoriais na periferia. Esses receptores comportamento, emocional e regula o SNC. A incluem receptores visuais, receptores auditivos, formação hipocâmbica está envolvida no quimiorreceptores e os receptores SS. Essas aprendizado e na memória. As interações das informações aferentes são transmitidas para varias partes do córtex cerebral e entre ele, e as níveis progressivamente mais elevados do SNC outras parte do cérebro são responsáveis por e, por fim para o córtex cerebral. muitas das funções superiores que caracterizam A divisão motora (eferente): Conduz os humanos. informações para fora do SNC, até a periferia essas informações resultam na concentração Tronco encefálico dos músculos esqueléticos, dos músculos lisos Conduz informações sensoriais para o tronco e do músculo cardíaco ou nas secreções das encefálico e informações motoras para fora dele. O glândulas endócrinas e exócrinas. bulbo contém centros autônomos que regulam a respiração e a pressão sanguínea, bem como centros que coordenam os reflexos da deglutição, Córtex cerebral As interações das varias partes do córtex cerebral da tosse e do vômito. A ponte participa da entre ele e as outras partes do cérebro são regulação da respiração, e envia informações dos responsáveis por muitas das funções superiores hemisférios cerebrais para o cerebelo. que caracterizam os humanos. Cerebelo Lobo frontal: Sua principal função é o comportamento motor. As áreas motoras, pré- Suas funções são: a coordenação do movimento, o motoras, cingulada motora e motora planejamento e a execução dos movimentos, a suplementar estão localizadas no lobo frontal, manutenção da postura e a coordenação dos bem como no campo visual frontal essas áreas movimentos da cabeça e dos olhos. são cruciais no planejamento e na execução do Talamo e hipotálamo comportamento motor. A área da Broca, essencial para fala fica na parte inferior no giro- O tálamo processa a maioria das informações frontal do hemisfério dominante para a sensoriais dirigidas ao córtex cerebral e a quase linguagem nos humanos. O córtex pré-frontal, todas as informações motoras provenientes do na parte rostral do lobo frontal, desempenha córtex cerebral, para o tronco encefálico e a medula papel na personalidade e no comportamento espinhal. O hipotálamo contem centros que regulam a emocional. Lobo parietal: Contem o córtex, SS e o córtex temperatura do corpo, a ingestão de alimentos e o de associação parietal da informação sensorial. equilíbrio hídrico. O hipotálamo também é uma Conexões com o córtex frontal permite que glândula endócrina que controla as secreções informações SS afetem a atividade motora. hormonais da hipófise. Informações visuais, do lobo occipital chegam ao córtex de associação parietal e ao lobo frontal, onde ajudam guiar os movimentos voluntários. Informações somatossensoriais podem ser transmitidas para os centros de linguagem, como a área de Wernicke, no hemisfério dominante o lobo parietal, no lobo não dominante, está envolvido na determinação do contexto espacial.
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Medula espinhal 2. Sistema nervoso parassimpático: Os gânglios Contem 31 pares de N. espinhais, constituídas por parassimpáticos estão nos órgãos que inervam ou N. sensoriais (aferentes) e N. motores (eferentes). em suas proximidades, suas fibras originadas no tronco encefálico ou nos segmentos sacrais da Os N. sensoriais conduzem informações da medula espinal (craniossacral). pele, das articulações, dos M. e das vísceras da periferia para a medula espinhal, por intermédio da raiz dorsal e dos seus gânglios; Os N. motores conduzem informações da medula espinhal para a periferia e incluem os N. motores somáticos, que inervam o M. esquelético, e os N. motores do SNA, que inervam o M. cardíaco, o M. liso, as glândulas e células secretoras. As vias ascendentes da medula espinhal conduzem informações motoras dos níveis mais elevados do SNC para os N. motores que inervam a periferia.
SNP O sistema nervoso periférico regula as respostas involuntárias do M. liso e do tecido glandular. É dividido em sistema nervoso simpático (SNS), responsável pelas respostas de luta ou fuga, e em sistema nervoso parassimpático (SNPa), responsável pelas respostas de repouso e digestão. O sistema nervoso periférico sensitivo e somático transporta sinais sensitivos da periferia para o SNC e os sinais motores do SNC para o músculo estriado. Esses sinais regulam o movimento voluntário. Sistema nervoso autônomo (SNA) O SNA, junto com o sistema endócrino coordena a regulação e a integração das funções corporais. O SNA envia sinais aos tecidos-alvo, variando os níveis de hormônio na corrente. As fibras nervosas autônomas interagem com seus órgãos através de uma via de dois neurônios. O primeiro origina-se no tronco encefálico ou na medula espinal e é denominado neurônio pré-ganglionar. O neurônio pré-glanglionar faz sinapse fora da medula espinal com um neurônio pós-ganglionar, que inerva o órgão-alvo. Ele também mantém a homeostasia através da ação combinada de seus ramos simpáticos e parassimpáticos. 1. Sistema nervoso simpático: Originam-se da região torácica e lombar da medula espinhal. Os neurônios pré-ganglionares são curtos. O SNS estimula a frequência cardíaca e a pressão arterial, mobilizando reservas de energia do organismo, e aumenta o fluxo sanguíneo para os músculos e para o coração desviando-o da pele e dos órgãos internos.Suas fibras préganglionares originam-se do primeiro segmento torácico ao segundo ou terceiro segmento lombar da medula espinal. O sistema simpático prevalece em condições de estresse, produzindo resposta de luta ou fuga.
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SISTEMA SOMATOSSENSORIAL (SSS) Leva informação ao SNC sobre o estado do corpo e de seu contato com o mundo. Isso é feito por meio de vários receptores sensoriais como a transdução de energias mecânicas (pressão, alongamento e vibrações) e térmicas em sinais elétricos. Esses sinais elétricos ocorrem nas extremidades das cristas dos axônios dos neurônios somatossensoriais (SS) de primeira ordem e desencadeiam salvas de PA que refletem as informações sobre as características do estímulo.Os corpos celulares desses neurônios ficam localizados na raiz dorsal e nos gânglios dos nervos cranianos.Cada célula ganglionar dá origem a um axônio que, após curta distância, se divide em processos periféricos e centrais: 1. O processo periférico:das células ganglionares coalescem para formar os nervos periféricos. Um nervo sensorial terá apenas axônios provenientes de gânglios sensoriais; entre tanto, nervos mistos, que inervam os músculos, contem fibras aferentes ( sensoriais) e eferentes (motoras).No órgão alvo, os processos periféricos do axônio aferente se dividem, com cada ramo terminado num receptor sensorial. Na maioria dos casos, a própria terminação nervosa livre forma um receptor funcional, mas em outros casos, o terminal nervoso é encapsulado por células acessórias e a estrutura, como um todo, forma o receptor; 2. O processo central: do axônio entra na medula pela raiz dorsal, ou no tronco cerebral, por um nervo craniano. Em geral, o processo central dá origem a vários ramos que podem fazer sinapses com vários tipos celulares, incluindo os neurônios de segunda ordem das vias SS. A localização terminal desses ramos centrais varia de acordo com o tipo de informação que é transmitida. Os neurônios de segunda ordem que fazem parte da via de percepção da informação SS se projetam para os núcleos talâmicos específicos, onde se encontram os neurônios de terceira ordem. Esses neurônios se projetam para o córtex somatossensorial primário (S-I). No córtex, as informaçõesSSsão processadas no S-I e em varias áreas corticais de ordem maior. A informação SS também é transmitida para o cerebelo, por outros neurônios de segunda ordem, para que seja usado na coordenação motora. Em particular, os receptores de outros sistemas sensoriais estão localizados num só órgão, onde estão presentes em altas concentrações (o olho, no caso do sistema visual). Em contrapartida, os receptores SS são distribuídos ao longo do corpo (e da cabeça). Os outros sentidos transmitem sua informação para o cérebro por meio de um feixe nervoso único, (num caso, por 2 ou 3 nervos), enquanto a informação SS entra no SNC por meio das raízes nervosas e dos nervos cranianos (primariamente o nervo trigêmeo). 317
Subdivisões Com base na distribuição de seus receptores, o SSS recebe três categorias de informações: 1. Exteroceptiva: É responsável pela informação sobre o contato da pele com objetos do mundo exterior e vários receptores mecanorreceptivos, nociceptivos (dor ) e térmicos são usados para essa finalidade; 2. Proprioceptivo: Fornece informações sobre a posição e o movimento do corpo e de partes do corpo se baseia, nos receptivos encontrados nas articulações, nos músculos e nos tendões; 3. Enteroceptivos: tem receptores que monitoram o estado interno do corpo e inclui mecanorreceptores que detectam distensões no intestino ou a bexiga cheia. As vias SS também podem ser classificadas pelo tipo de informação que transmitem. São conhecidas duas categorias e cada uma inclui varias modalidades SS: 1. A sensação de toque fino inclui o toque leve, pressão, vibração, tremores e alongamento ou tensão; 2. O segundo grupo de sensação incluindo dor e temperatura. Submodalidades desse inclui sensação nociceptivas e inócuas de frio e calor e doresmecânicas e químicas. A informação sobre a sensação tátil é transportada, por fibras grossas mielinizadas das classes e A β, enquanto a informação sobre a dor e temperatura Aαé transportada por fibras de menor diâmetro, com pouca mielina (Aδ) e fibras não mielinizadas. Inervação da pele Baixo limiar mecanossensorial: a pele é um órgão sensorial importante é muito inervada, com vários tipos de fibras aferentes. Essas fibras aferentes estão relacionadas com os mecanorreceptores de baixo limiar.Para estudar a resposta dos receptores táteis, usamos hastes de pequeno diâmetro para pressionar regiões localizadas da pele. Dessa forma, podemos observar dois tipos de resposta ao registraràs fibras sensoriais aferentes: 1. Resposta de adaptação rápida ( AR); 2. Resposta de adaptação lenta ( AL). Fibras de AR apresentam curtos PAs, quando o bastão é inicialmente pressionado contra a pele, mas depois elas param de disparar, apesar da continuação do estímulo. Unidades de AL começa a disparar PA no inicio do estímulo e continuam a disparar até que o estímulo seja continuado. As fibras AR e AL podem ser subdivididos com base em outros aspectos de seu campo receptivo, quando o campo receptivo é definido como a região da pele na qual se podem evocar respostas. Os campos receptivos tem forma circular ou oval e nele existe sensibilidade uniforme e elevada aos estímulos, que se reduz em sua periferia.
Propriedades das camadas receptivas: quatro classes de fibras aferentes mecanossensíveis de baixo limiar foram identificadas (AR 1, AR2, AL1 e AL2). Perifericamente esses axônios podem ser concluídos como terminações nervosas livres ou numa capsula composta de células de sustentação. Os aferentes de AR 1 terminam nos corpúsculos de Meissner, enquanto os aferentes de AL 1 terminam nos discos de Merkel. Essas cápsulas são pequenas e orientadas para detectar estímulos de pressão na superfície da pele acima delas, permitindo que o campo perceptivo dos aferentes AL1 e AR1 sejam pequenas. Na pele glabra, os aferentes de AL 2 acabam nas terminações de Ruffini e os aferentes de AR 2 terminam nos corpúsculos de Pacini. Esses dois receptores estão localizados na derme e TC, e só são sensíveis aos estímulos aplicadosem território mais amplo. As capsulas de Pacini e Meissner, filtram estímulos que mudam lentamente ou são constantes, tornando esses aferentes seletivamente sensíveis a estímulos que variam. Na pele pilosa, a relação entre os receptores e as classes de aferentes é parecida ao da pele glabra. As fibras AL1 e AL2 se conectam aos corpúsculos de Merkel e Ruffini da mesma forma que na pele glabra. Os corpúsculos de Pacini são também responsáveis pelas propriedades aferentes AR 2, eles não são encontradas na pele que contem cabelo, mas estão profundamente nos tecidos que cercam os músculos e vasos sanguíneos.
SISTEMAS SENSORIAIS Nos animais, precisamos receber informações do ambiente onde vivemos, para podermos detectar alterações ambientais e responder a elas. Os órgãos do sentido constituem a porta de entrada dos sinais ambientais. O órgão sensorial serve como um transdutor que converte o sinal externo em uma alteração do potencial de membrana da célula receptora. Assim, sinais mecânicos químicos ou luminosos são transformados em PAs e podem ser interpretados pelo SNC. Alterações na frequência dos PAs no axônio podem ser usadas como indicador de intensidade do estimulo, quanto mais forte os estímulos, maior será o número de PAs enviados ao SNC. Em todos os sentidos, o principio básico é o mesmo: Cada célula sensorial capta apenas um tipo de sinal, sem especificar para ele; O órgão sensorial serve como transdutor em que o sinal externo, e gera potenciais receptores; A informação é transmitida pelos nervos sensoriais na forma de PAs; O PA em todos os nervos sensoriais é da mesma intensidade e magnitude; A intensidade do estimulo é codificada pela modulação da frequência dos PAs.
Sentido mecânico Os mecanaceptores respondem a estímulos mecânicos como vibração, toque, gravidade, estriamento. O sentido tátil corresponde à sensação sobre a pele. Há dois tipos de receptores para o tato: receptores de adaptação rápida e lenta. Os receptores de adaptação rápida: levam sinais no inicio e no final da estimulação, mas param de responder o estimulo e continua. Quando trocamos de roupa pela manhã,quando colocamos anel ou óculos, inicialmente percebemos a presença do objeto, mas ao longo do tempo esquecemos que o objeto está lá, pois os receptores sensoriais param de mandar sinais quando são continuamente estimulados. Os receptores de adaptação lenta: mandam sinais sensoriais ininterruptos, mantendo o SNC informado do estimulo, se a presença deste for prolongada. As regiões mais sensíveis ao toque possuem mais receptores sensoriais, como a boca e as patas/mão.Nos animais também temos receptores sensíveis à temperatura (termoceptores) que respondem a frio (entre 10 e 25 ºC) e ao calor (entre 30 e 45 ºC).O sentido da dor é percebido por nociceptores. Há dois tipos de dor levadas ao SNC por dois tipos de nociceptores: 1. A dor rápida: sinalizada como uma pontada e percebida imediatamente ao dano tecidual é carregado ao SNC por neurônios mielinizados e a rota até o córtex conta com poucas sinapses.
Figura 28: Mecanorreceptores cutâneos e padrões de respostas associados às fibras aferentes: ( a ) corpús culo de Meissner; ( b ) corpús culo de Paccini; ( c ) dis co de Merkel; ( d ) terminações de R uffini; ( e ) cabelo; ( f ) terminações nervosas livres.
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2. A dor lenta, em queimação, que é levada por uma rede de neurônios amielinicos, chegando lentamente ao SNC. Durante a passagem até o córtex sensorial, os sinais da dor passam pelo tálamo.
Receptores São classificados pelo tipo de estímulo que os ativam. Os cinco tipos de receptores são: os mecanorreceptores, os fotorreceptores, os quimiorreceptores, os termorreceptores e os nociceptores: 1. Os mecanorreceptores: São ativados pela Controle motor A coordenação de contração muscular para pressão ou por variações da pressão; execução de tarefas é gerada dentro do SN, pela 2. Os fotorreceptores: são ativados pela luzestão chegada de impulsos na junção neuromuscular e envolvidas na visão; 3. Os quimiorreceptores: São ativados por geração de potencial de ação na unidade motora. Quando um potencial de ação se inicia no neurônio substâncias químicas e estão envolvidas no motor, a excitação da membrana da unidade gera olfato, no palato e na detecção de 8O e CO2 no resposta de todas as fibras musculares envolvidas, controle da respiração; 4. Os termorreceptores: São ativados pela gerando contração da unidade motora. Os músculos de vertebrados possuem diferentes temperatura ou por variações da temperatura; tipos de fibras de modo que o SN pode modular 5. Os nociceptores: São ativados por fortes quais fibras e quantas fibras estarão ativas em estímulos de pressão, temperatura ou produtos determinadas atividades. Por causa disso, podemos químicos nocivos. segurar um copo de plástico cheio de água numa mão enquanto na outra seguramos um tijolo.Todos Tradução sensorial os comportamentos são controlados por sinais É o processo pelo qual o estímulo do ambiente ativa motores vindos do SNC. A atividade motora o receptor e é convertido em atividade elétrica. A voluntária ou em resposta a determinado estímulo conversão envolve a abertura ou o fechamento dos ambiental depende da organização dos circuitos canais iônicos na membrana do receptor, o que leva neuronais e do modo como os neurônios a fluxo de íon através da membrana. processam e integram as informações. As redes neuronais mais simples são os arcosreflexos neste caso, uma informação aferente chega ao SNC e imediatamente uma informação eferente sai, levando à contração coordenada do músculo e resposta motora um exemplo, é a retirada da mão quando tocamos um objeto quente. Vias sensoriais Recebem informações do ambiente por meio de receptores especializados na periferia, e transmitem as informações por uma série de neurônios e retransmissores sinápticos do SNC.As seguintes etapas estão envolvidas na transmissão da informação sensorial: Receptores sensoriais São ativados por estímulos do meio ambiente. Nos sistemas visual, gustativos e auditivos os receptores são células epiteliais especializadas. Nos sistemas somatossensorial e olfativo, os receptores são neurônio de primeira ordem, ou neurônios aferentes primários. O processo de conversão, chamado transdução sensorial, é mediado pela abertura ou o fechamento dos canais iônicos, que leva a uma alteração no potencial de membrana, a despolarização ou hiperpolarização do receptor sensorial. Essa modificação no potencial da membrana do receptor sensorial é chamada de potencial receptor . Após a tradução e a geração do potencial receptor, a informação é transmitida ao SNC por uma série de neurônios sensoriais aferentes, que são designados neurônios de 1ª ordem, 2ª ordem, 3ª ordem e 4ª ordem. 319
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FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR Sua principal função é entregar sangue aos tecidos, fornecendo nutrientes às células para seu metabolismo e removendo os dejetos metabólicos das células. O coração é um órgão mecânico e elétrico que funciona como uma bomba. O componente mecânico bombeia o sangue, e o componente elétrico controla o ritmo da bomba, e a atividade elétrica determina a contração cardíaca rítmica. O coração propele o sangue ao longo de vasos sanguíneos. Os vasos que transportam sangue do coração para os tecidos são as artérias, elas contem uma pequena porcentagem de sangue, as veias que transportam sangue dos tecidos de volta ao coração contem uma porcentagem maior de sangue. A troca de nutrientes, dejetos metabólicos e de líquido ocorre através das paredes dos capilares. Esse sistema também está envolvido em várias funções homeostáticas, participando da regulação da pressão sanguínea arterial, leva hormônios regulares das glândulas endócrinas para seus locais de açãoe participam da temperatura corporal.
Figura 29: ( A )cabeça e encéfalo; ( B ) braços ; ( C ) pulmões; ( D ) tronco; ( E ) fíg ado; ( F ) TG ; ( G ) ri ns ; ( H ) pelve e pernas . ( a ) capilares ; ( b ) artéri as; ( c ) artéri as ascendentes; ( d ) parte abdominal da aorta; ( e ) artérias descendentes; ( f ) valvas venos as; ( g ) veias ascendentes; ( h ) veia cava inferior ; ( i ) veia cava super ior ; ( j ) veias; ( l) átrio dir eito; ( m ) artérias pulmonares; ( n ) veias pulmonares; ( o ) átrio esquerdo; ( p ) artéri as coronárias; ( q ) ventríc ulo es querdo; ( r ) coração; ( s ) artéria hepática; ( ) t veia porta do fíg ado; ( u ) veia hepática; ( v ) artérias r enais; ( x ) veias r enais ; ( z ) ventrículo dir eito.
Coração O coração é um músculo que contrai continuamente, descansando somente nas pausas entre os batimentos. Estima-se que o trabalho do coração, num minuto, seja equivalente a levantar 3kg a uma altura de 30cm. O trabalho cardíaco é SISTEMA CIRCULATÓRIO (SC) O SC transporta materiais para, e de todas as dividido em sístole (contração) e diástole partes do corpo. As substâncias transportadas pelo (relaxamento). As fibras musculares cardíacas são SC podem ser divididas em: nutrientes, água e interconectadas entre si, formando um sincício. O gases que entram no corpo a partir do meio sincício atrial é separado do sincício ventricular por externo; materiais que se movem de células para tecido fibroso. Assim todo o átrio contrai num só células e resíduos que as células eliminam. Em tempo e todo ventrículo também. o coração animais de porte grande possuem vasos pelos éconstituído por duas bombas distintas: O coração direito: bombeia sangue para os quais o fluido sanguíneo flui e leva os gases e pulmões. nutrienteàs partes do corpo, enquanto animais O coração esquerdo: bombeia sangue para menores ainda usam difusão simples porque a órgãos periféricos. distância a ser percorrida é pequena. O SC aberto é característico de invertebrados, no qual não há Cada um desses corações é uma bomba pulsátil vasos conectando artérias e veias. No SC fechado, de duas câmaras compostas de um átrio e um o sangue fica confinado nos vasos ao longo de todo ventrículo. o percurso pelo sistema vascular. Neste sistema, o coração bombeia sangue pelas artérias que ramificam até arteríolas e uma rede de capilares. O sangue deixa os capilares, entram em vênulas, veias e retorna ao coração. O SC também recolhe os resíduos metabólitos e o CO 2 liberado pelas células e os transporta para os pulmões e rins, de onde serão excretados. Alguns produtos são transportados até o fígado para serem processados antes de serem excretados na urina e nas fezes.
Figura 30: ( a ) aorta; ( b ) valva s emilunar pulmonar; ( c ) artéria pulmonar esquerda; ( d ) veias pulmonares esquerda; ( e ) átri o esquerdo; ( f ) folheto da v alva AV esquerda; ( g ) cordas tendíneas; ( h ) músculos papilares (bi scúpide); ( i ) ventrículo es querdo; ( j ) parte descendente da aorta, ( l) veia cava inferi or; ( m ) ventrículo direito; ( n ) folheto da valva AV dir eita (tricús pide); ( o ) átrio dir eito; ( p ) veia cava s uperior; ( q ) artérias pu lmonares dir eita.
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Condução elétrica no coração O potencial de ação do músculo cardíaco dura cerca de três décimos de segundo. Portanto, a duração da contração cardíaca é maior do que a do músculo esquelético. Um pequeno grupo de fibras cardíacas na parede superior do átrio direito que formam o nósinoatrial (SA). Esse nódo é capaz de contração rítmica. As membranas das fibras do nó SA são muito permeáveis ao 11Na, o que faz com que o potencial de repouso se desvie sempre para valores mais positivos. Ao seu término, a membrana fica temporariamente menos permeável ao 11Na e mais permeável ao 19K, o que caracteriza uma hiperpolarização. Daí, a permeabilidade ao 11Na retorna ao normal e um novo potencial de ação pode ser gerado. Isso dura sem interrupção por toda a vida. O fato da duração da contração cardíaca ser maior do que o músculo esquelético se deve à lentidão da membrana das células em se repolarizar após a despolarização. Isso leva um platô no pico do potencial de ação de cerca de 0,3s. Durante a despolarização, entram íons de 11Na e de 20Ca em grande número. Os canais de 20Ca são lentos e então, este íon continua entrando após cessar a entrada de 11Na. Após alguns décimos de segundo, os canais de 20Ca fecham-se e tem inicio a repolarização. A duração da contração é semelhante à duração do potencial de ação. Há dois tipos de potencial de ação: os de resposta rápida e o de resposta lenta. A resposta rápida: Ocorre no átrio, nos miócitos ventriculares e nas fibras especializadas de Purkinje. A resposta lenta: Ocorre nos nodos SA e atrioventricular (AV). Nessas células o potencial de ação se propaga mais lentamente e a probabilidade de bloqueio da condução é maior. O nodo SA é considerado marca-passo do coração. A atividade elétrica do marca-passo atinge primeiros os átrios e depois os ventrículos. Devido à separação dos átrios e ventrículos por tecidos fibrosos que não deixam o impulso elétrico passar, há a necessidade de um feixe de condução entre eles: o feixe atrioventricular ,ele leva o impulso do nó SA até o nó AV. o ventrículo, por ser maior, depende de uma rede de fibras para poder contrair em uníssono para o eficaz bombeamento do sangue. Esse arranjo permite que a contração inicie no ápice e se espalhe pelo tecido empurrando o sangue para a artéria de modo eficiente.
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Figura 31:condução elétrica no coração. ( A ) o nó AS despolariza; ( B ) a atividade elétrica vai para o nó AV pelas vias i nternodais ; ( C ) a despolarização se espalha mais lentamente através do átrio. A condução atrasa através do nó AV; ( D ) a des polarização move-s e rapidamente pelo sistema de condução ventricular para o ápice do coração; ( E ) a onda de despolarização se espalha para cima a partir do ápice. ( a ) nó S A; ( b ) nó A V; ( f ) vi as i nternodais ; ( g ) fas ciulo AV; ( h ) ramos do fasc ículo; ( )i ramos subendocárdi cos (fibras de Purkinje).
O potencial no interior da célula cardíaca é -90mV em relação ao meio externo. Durante a despolarização, o potencial se inverte e excede o externo em 20mV. Depois da despolarização rápida da fibra, segue-se uma breve repolarização precoce parcial, e então há um platô por 0,1 a 0,2 segundos, período em que há influxo de 20Ca e efluxo de 19K. A despolarização rápida ocorre com o desenvolvimento da força-cardiaca. A repolarização completa coincide com o pico da força. O relaxamento ocorre quando o potencial volta ao repouso.
Figura 32: PA de uma célula cardíaca contrátil. ( 0 ) canais de N a+ abertos; ( 1 ) canais de Na+ fechados; ( 2 ) canais de Ca 2+ abertos; canais de K + rápidos fechados; ( 3 ) canais de Ca 2+ abertos; ( 4 ) potencial de repous o.
Células marcapasso e não-marcapasso O coração tem dois tipos de miócitos cardíacos, os que tem a capacidade de iniciar potenciais de ação e aqueles que não tem essa capacidade. as células que possuem a capacidade de iniciar potenciais de ação espontaneo são chamados marcapasso. todas as células marca-passo exibem automaticidade, todas as células marcapasso exibem automaticidade, isto é, a capacidade de despolarizar de forma ritmica acima de um limiar de voltagem. A automaticidade resulta na geração de potenciais de ação espontanea. as celulas marcapasso são encontradas no nó sinuatrial, no nó atrioventricular e no sistema de condução ventricular. Em seu conjunto, as células marcapasso constituem o sistema de condução especializado que governa a atividade elétrica do coração. O segundo tipo de células cardiacos, as células não-marcapasso, inclui os miocitos atriais e ventriculares. nelas incluimos os miocitos atriais e ventriculares. as células não-marcapasso sofrem contração em resposta à despolarização e são responsaveis pela maior parte da contração cardiaca. Contração O coração recebe o sangue desoxigenado e reenvia através da circulação pulmonar para distribuir sangue oxigenado nos tecidos periféricos. Para isso, o ventrículo esquerdo precisa desenvolver uma tensão para superar a impedância à ejeção que reside na circulação periférica. O músculo cardíaco contrai-se quando os potenciais de ação despolarizam as membranas plasmáticas das células musculares cardíacas. O processo de acoplamento excitação-contração, em que os processos mecânicos intracelulares traduzem um sinal eletroquímico em força dos canais de 20Ca regulados por voltagem, aumento do 20Ca intracelular, a ativação das proteínas contrateis por interação actina-miosina. O coração pode se contrair sem uma conexão com outras partes do corpo, pois o sinal da contração é originado dentro do próprio músculo cardíaco. O sinal para a contração vem de células conhecidas como células autoexcitáveis. Essas células são conhecidas como marca-passo porque determinam a frequência dos batimentos cardíacos. No músculo cardíaco, um PA se origina espontaneamente nas células do marca-passo no coração e se propaga para as células contrateis pelas junções comunicantes. Um PA entra numa célula contrátil se move pelo sarcolema e entra nos túbulos T, onde abre os canais de Ca 2+ controlados por voltagem, na membrana das células. O Ca 2+ entra nas células e abre os canais liberadores de Ca 2+ receptores de rianodina (RYR) no retículo sarcoplasmático.
Quando os canais RYR se abrem, o Ca 2+ entra nas células para fora do retículo sarcoplasmático e para dentro do citosol, criando um pulso de Ca 2+, varias faíscas de diferentes canais de RYR se somam para criar um sinal de Ca 2+. Este processo de acoplamento E-C no músculo cardíaco é também chamado de liberação de Ca 2+ induzido por Ca 2+. A liberação de 20Ca do reticulo sarcoplasmático fornece, 90% do Ca 2+ necessário para a contração muscular, sendo que os 10% restantes entram na célula aparti do líquido extracelular. O 20Ca se difunde pelo citosol para os elementos contráteis, onde se liga à troponina e inicia o ciclo de formação de pontes cruzadas e o movimento. Quando as concentrações citoplasmáticas de Ca 2+ diminuem o Ca2+ desliga-se da troponina, a miosina libera a actina e os filamentos contráteis deslizam de volta para sua posição de relaxamento. No músculo cardíaco o Ca2+ também é removido da célula na troca por Na+ via trocador de antiporte Na +, -Ca2+. Cada Ca2+ sai da célula contra seu gradiente eletroquímico em troca por 3Na + que entram na célula a favor do seu gradiente eletroquímico. O 11Na que entra na célula durante essa transferência é removida pela Na + -K+ -ATPase.
Figura 33: acoplamento excitação-contração (E-C) e relaxamento no músculo cardíaco. ( 1 ) contração; ( 2 ) relaxamento. ( a ) Actina; ( b ) miosina. ( A ) o potencial de ação cheg a proveniente de células adjacentes ; ( B ) canais de Ca 2+ controlados por voltag ens s e abrem. O Ca 2+ entra na célula; ( C ) o C a 2+ induz a liberação de Ca 2+ pelos canais receptores de rinodina (R YR ); ( D ) liberação local caus a faís ca de Ca 2+ ; ( E ) os íons de Ca 2+ s e ligam na troponina para inici ar a contração; ( F ) os íons de ca 2+ se desligam da troponina; ( G ) Ca 2+ é bombeado de volta para dentro do retículo sarcoplasmático para se armazenado; ( H ) o Ca 2+ é trocado por Na 2+ pelo trocador de antiporte NCX; ( )I o g radiente de Na 2+ é mantido pelo Na+ -K + -ATPase.
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Ciclo cardíaco Cada ciclo possui duas fases: diástole, período durante o qual o músculo cardíaco relaxa, e sístole, período durante o qual o músculo está contraindo. O sangue flui de uma área de pressão mais alta para uma área de pressão mais baixa. A contração aumenta a pressão, ao passo que o relaxamento diminui a pressão. 1. Coração em repouso: Diástole atrial e ventricular : os átrios estão se enchendo com o sangue vindo das veias, os ventrículos acabaram de completar uma contração. À medida que os ventrículos relaxam, as valvas AV entre os átrios e os ventrículos relaxam e se abrem e o sangue flui por gravidade dos átrios para os ventrículos. 2. Término do enchimento ventricular : Sístole atrial:Amaior parte do sangue entra nos ventrículos enquanto os átrios estão relaxados, os restantes 20% de enchimento dos ventrículos ocorrem quando os átrios contraem e empurram o sangue para os ventrículos. A sístole inicia seguindo a onda de despolarização que percorre rapidamente os átrios, a pressão aumentada que acompanha a contração empurra o sangue para dentro dos ventrículos. 3. Contração ventricular inicial e o primeiro som cardíaco: enquanto os átrios se contraem, a onda de despolarização se move lentamente pelas células condutoras do nó AV e rapidamente segue pelos ramos dos fascículosefibras de Purkinje até o ápice do coração.Asístole ventricular inicia no ápice do coração quando as bandas musculares em espiral empurram o sangue para cima em direção à base. O sangue empurrado contra a porção inferior das valvas AV faz com que elas se fechem de modo que não haja refluxo para os átrios. As vibrações geradas pelo fechamento das valvas AV criam o primeiro som cardíaco, S1 o Tum do Tum-tá. Com ambos os conjuntos de valvas AV e semilunares fechados, o sangue é pressionado. 4. O coração bombeiaejeção ventricular : quando os ventrículos contraem, eles geram pressão suficiente para abrir as valvas semilunares e empurrar o sangue para as artérias. A pressão criada pela contração ventricular se torna a força propulsora do fluxo sanguíneo. O sangue sobre alta pressão é forçado para dentro das artérias, deslocando o sangue sobre baixa pressão que o preenche e empurrando-o para adiante na vasculatura. Durante essa fase, as valvas AV permanecem fechadas os átrios continuam se enchendo. 5. Relaxamento ventricular e o segundo som cardíaco: no final da ejeção ventricular, os ventrículos começam a repolarizar e a relaxar, diminuindo sua pressão.
Uma vez que a pressão ventricular cai abaixo da pressão nas artérias, o sangue começa a fluir de volta para o coração. Este fluxo retrógrado enche as cúspides, forçando-os para a posição fechada, fechando as valvas. As vibrações geradas pelo fechamento das valvas semilunares ao o segundo som cardíaco S2tã do Tum-tã.Uma vez que as valvas semilunares se fecham, os ventrículos novamente se tornam câmaras isoladas. As valvas AV permanecemfechadas devido à pressão ventricular que, ainda é maior que a pressão nos átrios.O ciclo cardíaco começa novamente.
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Fi g ura 34:ci clo cardíaco. A ) ( fi nal da diástole: ambos os conjuntos de câmaras estão relaxados e os ventrículos enchem-se pass ivamente; ( B ) sís tole atrial: a contração atrial forç a uma pequena quantidade de sangue adicional para dentro dos ventrículos; ( C ) contração ventricular is ovolumétric a: a primeira fase da contração ventricular empurra as valvas AV e elas s e fecham, mas não cri a pres s ão suficiente para abrir as valvas s emilunares ; ( D ) ejeção ventricular: como a pres são ventri cular aumenta e excede a press ão nas artérias, as valvas s emilunares s e abrem e o sangue é ejetado; ( E ) relaxamento ventricular isovolumétrico: quando os ventrículos relaxam, a pressão nos ventrículos cai, o sangue flui de volta para as cúspides das valvas s emilunares e elas se fecham.
Vasos São tubos de diferentes tamanhos com paredes elásticas e musculares para facilitar a alteração do diâmetro quando recebe o sangue. Os vasos são classificados de acordo com suas estruturas: Artérias: são tubos cilindróides, elásticos, sem válvulas, que conduzem o sangue que sai do coração. Arteríolas: são vasos menores, mais estreitos e com grande resistência a passagem de sangue; Capilares: são vasos ainda menores, compostos por uma camada de endotélio, que permite a troca de gases e nutrientes; Vênulas e veias: são vasos que aparecem no retorno do sangue ao coração, depois das trocas teciduais. Os vasos de trocas são os capilares, tubos com calibre extremamente pequeno que facilita a troca de gases, nutrientes, metabólitos, calor e etc. O sistema venoso tem grande influencia da pressão hidrostática. As veias são tubos cilindróides, pouco elástica e repletos de válvulas que auxiliam na impulsão do sangue em direção ao coração o calibre aumenta, a pressão sanguínea decresce progressivamente e a velocidade do fluxo diminui.O sistema vascular tem a função de transportar e distribuirsubstâncias essenciais e remover produtos do metabolismo das células, manter a homeostase, regular a temperatura, fazer a manutenção dos fluidos e o suprimento de oxigênio e nutriente.A pressão de pulso (PP) é a diferença entre a pressão sistólica e a diastólica.
Figura 35: Pressão arterial média x débito cardíaco x resistência. A ) débito cardíaco; ( B ) res is tência variável. ( a ) ventrículo ( esquerdo; ( b ) artérias elásti cas; ( c ) arteríolas.
O coração e a rede vascular são regulados por fatores neurais e humorais. Mecanismos neuronais envolvem os ramos simpáticos adrenérgicos e parassimpáticos colinérgicos do SNA. Em geral o sistema simpático estimula o coração e contrai os vasos, resultando em aumento de pressão arterial. O parassimpático deprime a função cardíaca, provoca a queda da pressão.
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REGULAÇÃO DO VOLUME A regulação adequada da homeostásia do volume e do tônus vascular mantém a perfusão tecidual adequada, em resposta a estímulos ambientais variáveis. As alterações ocorridas no plasma são percebidas, sinalizadas e moduladas por um conjunto de mecanismo. Existem sensores de volume em toda a árvore vascular, inclusive nos átrios e nos rins. Muitos reguladores de volume ativados por esses sensores são hormônios sistêmicos e autócrinos, enquanto outros envolvem circuitos neurais. O resultado integrado ao mecanismo de sinalização consiste em alterar o tônus vascular e regular a reabsorção e excreção renais de Na +. REGULADORES DO VOLUME A resposta neuro-hormonal a determinada pela alteração no volume é controlada por quatro sistemas: O sistema renina-angiotensina-aldosterona; Os peptídeos natriuréticos; Os hormônios antiuréticos; Os nervos simpáticos renais.
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Sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA) A renina é um aspartil protease produzida e secretada pelo aparelho justaglomerular, um conjunto de celulas musculares lisas que revestem as arteríolas aferentes e eferentes do glomérulo renal. O resultado da secreção de renina consiste em vasoconstrição e renteção de Na +, duas ações que mantém a perfusão tecidual e que aumentam o volume do líquido extracelular. A liberação de renina é controlada por três mecanismos: 1º. Um mecanismo sensor de pressão direto da arteríola aferente, aumenta a liberação de renina pela celulas justaglomerulares em resposta a uma diminuição da tensão; 2º. A inervação simpática das células justaglomerulares promove a liberação de renina através da sinalização dos receptores β2adrenergicos; 3º. Um mecanismo auto-regulador, percebe ácido como retroalimentação tubulo-glomerular, percebe a chegada de 11Na ou Cl - no néfron distal e modula a liberação de renina. A anatomia do néfron é organizada de tal modo que a extremidade distal do ramo ascendente espesso cortical de cada néfron está estreitamente justaposta ao mesângio justaglomerular do mesmo néfron. Essa proximidade permite uma rapida regulação da atividade arteriolar aferente e mesangial glomerular pela concentração de eletrólitos ou carga de sal no néfron distal. As células da macula densa do ramo ascendente espesso cortical respondem a um aumento do aporte luminal de NaCl através de aumento da adenosina extracelular no intersticio justaglomerular, ativando, assim, os receptores AT 1 nas células mesangiais justaglomerulares, por outro lado, diminuindo o aporte de NaCl luminal ativa uma cascata de sinalização de prostaglandinas que culmina em liberação aumentada de renina pelas células justaglomerulares. A renina plasmática cliva o pré-hormônio hepático circulante de 14 aminoácidos angiotensinogenio na decapeptidio angiontensina I. Por sua vez, a angiotensina I é clivada no octapeptidio ativo angiotensina II (AT 2) pela ECA uma carboxipedidase localizada na superfície de células endoteliais. A ECA é altamente expressa no endotelio vascular pulmonar, mas também é encontrada sobre a superfície coronária. A atividade da ECA regula a produção local de AT 2 em todos os leitos vasculares. A AT 2 possui pelo menos 4 ações farmacológicas: 1. Estimulação da secreção de aldosterona por células da zona glomerulosa das glandulas supra-renais; 2. Reabsorção aumentada de NaCl no tubulo proximal e em outros segmentos do néfron; 3. Estimulação da sede e secreção de ADH; 4. Vasoconstrição arteriolar e, ajudam a manter a pressão de perfusão.
A secreção de aldosterona aumenta a reabsorção tubular distal de Na + filtrado que é reabsorvido, a estimulação da sede aumenta a água livre absorvida na vasculatura, a secreção de ADH aumenta a absorção de água livre no ducto coletor; e a vasoconstrição arteriolar mantem a pressão arterial. Todas essas ações da AT 2 são mediadas pela sua ligação ao subtipo 1 do receptor de AT 2, um receptor acoplado à proteína G. As ações do AT2 são mais bem compreendidas nas celulas musculares lisas vasculares, onde o receptor AT 1 ativa a fosfolipase C, levando a liberação de Ca 2+ das reservas intracelulares e ativação da proteinocina C. A inibição do AT 1 pode resultar em relaxamento das celulas musculares lisas vasculares e em diminuição da resistência vascular sistêmica e da pressão arterial.
Figura 36: Eixo renina-angiotensina-aldosterona. o angiotensinogenio é um pró-hormônio secretado na circulação pelos hepatócitos . a renina, secretado pelas células jus tag lomerulares do rim, cliva a angiotens inog enio em angiotensina I. a ECA, uma protease expressa no endotélio capilar pulmonar, cliva a angiotensina I em angiotensina II. a angiotensina II possui quatro ações que aumentam o volume intravascular e que mantem a perfusão tecidual. 1º a angiotensina II es timula as células da zona g lomerular do cor tex s upra-renal a secretar aldosterona, um hormônio do néfr on. 2º a angiotens ina II estimula diretamente a reabsorção tubular prox imal renal da NaCl. 3º a angiotens ina II provoca vaso cons trição arteriolar eferente, uma ação que aumenta a pres s ão intraglomerular e, a TFG . 4º por fim, a ang iotens ina II es timula os c entros da s ede do hipotalamo e promove a s ecreção de ADH.
Figura 37: modulação da liberação de renina. a renina é liberada pelas células jus tag lomerulares em r espos ta a varios estimulos que sinalizam uma depleção de volume. 1º a redução da pressão na arteriola aferente estimula a liberação aumentada de renina; 2º as células justaglomerulares expressam receptores β1adrenérgicos ( β1-AR) acopladas a G m que estimula a adenilil cic lase a aumentar o nivel intracelular de cAMP , que cons titui um estimulo para a liberação de renina. 3º as celulas que revestem os s egmentos dilui dores de néfron modula a liberação de renina, com base na intensidade do fluxo luminal de NaCl. Em casos de diminuição do fluxode NaCl, a entrada de Cl - através do - + transportador de Na+ /2Cl /K (NKCC 2 ) na membrana apical das células da macula densa no tubulo contorcido distal, estimula a atividade da ciclo-oxigenase 2 (COX 2 ) aumentando a produção de pros tag landinas. as pros tag landinas difundem-se e ativam os receptores de prostaglandinas (PG) das celulas jus taglomerulares , que estimulam a liberação de reni na através do aumento na produção de cAMP. em contrapartida o aumento do aporte de NaCl no ERA cortical leva a um aumento da geração de adenosina no intersticio mesangioal justaglomerular. a ativação dos receptores A 1 das ´celulas j us tag lomerulares a uma liberação diminui da de renina.
Peptídeos natriuréticos São hormônios liberados pelos átrios, pelos ventrículos e pelo endotélio vascular em resposta a uma sobrecarga de volume. Há três tipos de peptídeos os A, B e C. O de tipo A é liberado pelos ventrículos, e o tipo C é liberado pelas células endoteliais vasculares. O tipo A aumenta a permeabilidade do endotélio capilar, esse efeito reduz a pressão arterial ao favorecer a filtração de líquido do plasma para o interstício. Os peptídeos natriuréticos atuam indiretamente para aumentar a excreção de Na + e H2O pela inibição da liberação de renina, aldosterona e vasopressina, ações que reforçam o efeito natriurético-diurético. Os peptídeos natriuréticos agem diretamente no centro de controle cardiovascular do bulbo para diminuir a pressão sanguínea. os peptideos natriuréticos circulantes ligam-se a três receptores, chamados NPR-A, NPR-B e NPRC. os receptores NPR-A e NPR-B são proteínas transmembranar com atividade intrínseca de guanilil ciclase. a ativação desses receptores aumeta os niveis intracelulares de cGMP. o NPR-C carece de um domínio guanilil ciclase intracelular e pode atuar como receptor chamariz ou tampão, reduzindo, o nivel de peptidio natriurético circulante disponivel para a ligação aos dois receptores de sinalização. 326
os peptidios natriureticos afetam o sistema cardiovascular, os rins e o SNC. a integração de sinais derivados dos peptidios natriureticos serve para diminuir a sobrecarga de volume e suas sequelas. o ANP relaxa o musculo liso vascular atraves do aumento do cGMP inttracelular, que induz à desfolarização da cadeia leve de miosina, com relaxamento vascular subsequente. o ANP também aumenta a permabilidade do endotelio capilar, esse efeito reduz a pressão arterial ao favorecer a filtração do liquido do plasma para o intersticio. no rim, os peptidios natriuréticos prmovem tanto um aumento da taxa de filtração glomerular (TGF) quanto a natriorese. a TGF aumento devido à constrição da arteriola eferente e dilatação da arteriola aferente, resultando em maior pressão intraglomerular e, em aumento da filtração de plasma. os efeitos natriuréricos sobre o rim resulta do antagonismo da reabsorção de Na + em multiplos segmentos do néfron distal.
Fig ura 38: vias de s inalização dos peptidios natriuréticos. ( a ) os peptidios natriur éticos do tipo A e do tipo B são hormoni os secretados em res posta a uma s obrecarg a de volume. ess es peptideos lig am-s e ao receptor de peptidios natri urér icos A (NPR A) e ao r eceptor de peptidios natriur éticos C (NP R -C). o NP R -A tem atividade ligada a quanilil ciclase. os efeitos dos peptidios natriuréticos inclui o aumento da natriurese, são mediadas por aumentos niveis intracelulares de cGMP. ( b ) o hormônio antidiurético (ADH) também conhecido como vasopressina, o CNP, é expresso pelas células em resposta a um aumento da osmolaridade e depleção do volume. o ADH medeia a reabsorção de água pelo ducto coletor renal atraves da ativação do receptor V 2 acoplado à G 1. a ativação do G 1 leva a um aumento do flux o de água através do ducto coletor e, em maior reabsorção de agua filtrada.
Hormônios antidiuréticos (ADH) É um hormônio secretado pelaneuro-hipófise em resposta ao aumento da osmolaridade plasmática. Ele provoca vasoconstrição da vasculatura periférica e promove a reabsorção de água no ducto coletor renal. A secreção de ADH pela hipófise é aumentada por dois estímulos: Aumento na osmolaridade de soro; Diminuição na pressão sanguínea. Há dois tipos de receptores ADH: Receptor V1: Presente no músculo liso vascular, quando ativados causam vasoconstrição das arteríolas; Receptor V2: Presentes nas células principais dos ductos coletores. Estão envolvidos na reabsorção de H2O pelos ductos coletores e na manutenção da osmolaridade dos líquidos corporais.
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Nervos simpáticos renais Enervam as arteríolas eferentes e aferentes. Em resposta a uma regulação de volume intravascular, os nervos simpáticos renais diminuem a taxa de volume intravascular, reduzem a taxa de filtração glomerular ao estimular a constrição da arteríola aferente em maior grau do que a da arteríola eferente. a diminuição da TFG em decorrência da constrição preferêncial da arteríola aferente leva, a uma diminuição da natriurese. os nervos simpáticos renais tabmém aumentam a produção de renina através da estimulação dos receptores β1adrenérgicos nas células mesangiais justaglomerulares e aumentam a reabsorção tubular proximal de NaCl.
FLUXO SANGUÍNEO O sangue flui, por que líquidos e gases fluem a favor de gradientes de pressão ( ΔP), de regiões de pressão mais elevadas, para regiões de pressão mais baixas. Por isso, o sangue pode fluir no sistema circulatório apenas se uma região desenvolver pressão mais alta que outra. Nos humanos o coração gera uma alta pressão quando se contrai. O sangue flui do coração (região de maior pressão) para o circuito fechado de vasos sanguíneos (região de menor pressão). Conforme o sangue se move pelo sistema, a pressão diminui devido ao atrito entre o sangue e a parede dos vasos sanguíneos. Consequentemente, a pressão cai continuamente, conforme o sangue se afasta do coração. A pressão mais alta nos vasos é encontrada na aorta e nas artérias sistêmicas que recebem sangue do ventrículo esquerdo. As pressões mais baixas ocorrem nas veias cavas, ante de desembocarem no átrio direito. Física A pressão num líquido é a força exercida pelo líquido no seu recipiente. Se o líquido não está em movimento à pressão exercida é chamada de pressão hidrostática, e a força exercida é igualmente em todas as direções.No coração e nos vasos sanguíneos, a pressão é geralmente medida em milímetros de mercúrio (mmHg), onde um mmHg equivale à pressão hidrostática exercida por uma coluna de mercúrio com 1mm de altura sobre uma área de 1cm 2.no sistema onde o líquido está em movimento a pressão cai com a distância, à medida que a energia é perdida pelo atrito. a pressão exercida por, um líquido em movimento tem dois componentes: um dinâmico, que é o componente do movimento, que representa a energia cinética do sistema, e um componente lateral, que representa a pressão hidrostática (energia potencial) exercida sobre as paredes do sistema.Variações na pressão também podem ocorrer nos vasos sanguíneos, se os vasos sanguíneos se dilatam, a pressão sanguínea no seu interior cai. Se ocorrer contração dos vasos a pressão sanguínea aumenta. As mudanças no volume dos vasos e no coração são os principais fatores que influenciam a pressão sanguínea no sistema circulatório.
Pressão sanguínea é a medida da força do sangue contra a paredes das artérias. a medida de pressão arterial compreende a verificação da pressão máxima chamada sistólica e pressão mínima diastólica. em todo tempo existirá uma pressão na artéria aorta devido a existência de sangue no interior do vaso, mesmo quando o ventricular temos uma pressão chamada de pressão diastólica que é menor do que a pressão na artéria aorta no momento que há a contração do ventrículo, pois o sangue bombeado pela força ejetora do ventrículo é jogado mais esta pressão que agora é chamado de pressão sistólica, pois ocorrer no momento da contração do ventrículo e é uma pressão maior. assim, temos um ciclo de pressão sistólica e diastólica ocorrendo uma após a outra formando a 120 por 80 mmHg. A pressão sanguínea é gerada pela contração ventricular e a força propulsora par ao fluxo de sangue pelo sistema circulatório. As artérias mantém o sangue fluindo continuamente pelos vasos sanguíneos, mantendo a pressão de propulsão do fluxo sanguíneo durante o relaxamento ventricular. Na circulação sistêmica, a pressão maior ocorre na aorta e resulta da pressão gerada pelo ventrículo esquerdo. Pressão aórtica alcança uma média de 120mmHg durante a sístole ventricular (pressão sistólica) e depois cai até 80mmHg durante a diástole ventricular (pressão diastólica).a pressão de pulso, uma medida de amplitude da onda de pressão, é definida como pressão sistólica menos a pressão diastólica. pressão sistólica – pressão diastólica = pressão de pulso. 120mmHg – 80mmHg = 40mmHg Categoria
PA diastólica (mmHg) <80 80-84 85-89 90-99 100-109 ≥110 <90
PA sistólica (mmHg) <120 120-129 130-139 140-159 160-179 ≥180 ≥140
Pressão ótima Pressão normal Pressão normal alta Hipertensão grau 1 Hipertensão grau 2 Hipertensão grau 3 Hipertensão sistólica isolada Tabela 1: Classificação da Sociedade Europeia de Hipertensão e S ociedade E uropeia de Cardiolog ia. Categoria
PA diastólica (mmHg) <80 <85 85-89 90-99 100-109 ≥110 <90
PA sistólica (mmHg)
Pressão ótima <120 Pressão normal <130 Pressão limítrofe 130-139 Hipertensão estágio 1 140-159 Hipertensão estágio 2 160-179 Hipertensão estágio 3 ≥180 Hipertensão sistólica ≥140 isolada Tabela 2: Classificação das Sociedade Brasileira de Cardiologia, S ociedade B ras ileira deHipertensão e Sociedade B ras ileir a de Nefrologia.
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Categoria Pressão normal Pré-hipertensão Hipertensão Estágio 1 Hipertensão Estágio 2
PA diastólica (mmHg) >80 80-89 90-99
PA sistólica (mmHg) <120 120-139 140-159
≥100
≥160
Tabela 3: Classificação da Ameri can Heart Association.
FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA A função do sistema respiratório é a troca de 8O e CO2 entre o ambiente e as células do organismo.A respiração é o processo de uso de 8O pelos organismos. Os pulmões auxiliam nesse caso, já que são áreas invaginadas altamente vascularizadas. Nos mamíferos, milhões de sacos chamados alvéolos revestem a parte de troca gasosa pulmonar. Cada alvéolo é muito vascularizado, levando grande quantidade de 8Opara o sangue, o ar pulmonar. De todo o ar inspirado, apenas uma parte menor chega aos alvéolos e o 8Oé retirado. Grande parte fica presa nas áreas onde não há troca essas regiões são chamadas de espaço morto. A relação entre ventilação e perfusão representa o maior determinante da troca gasosa normal: A ventilação: é o volume de ar que entra ou sai do órgão respiratório num determinado tempo, e é o processo pelo qual os novos gases se movem para dentro e para fora do organismo. A perfusão: é o processo pelo qual o sangue desoxigenado torna-se oxigenado durante o contato entre o órgão respiratório e o sistema circulatório. A relação entre ventilação e perfusão é definida como relação entre o fluxo de ar que entra e sai do organismo respiratório e o sistema circulatório. A relação entre ventilação e perfusão é definida como relação entre o fluxo de ar que entra e sai do organismo e o fluxo o sanguíneo que passa pelo organismo respiratório a fim de capturar O 2e eliminar CO 2.
Figura 39: visão geral da respiração celular e respiração interna. ( a ) vias aéreas; ( b ) alvéolos dos pulmões; ( c ) circulação pulmonar; ( d ) ci rculação si stêmica. ( A ) troc a 1: entre a atmosfera e o pulmão (ventilação); ( B ) troca 2: entre o pulmão e o s angue; ( D ) troca 3: entre o sang ue e a células . ( 1 ) célula; 2 ( ) nutri entes.
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Troca gasosa A respiração é normalmente involuntário, controlado pelo centro da respiração no tronco encefálico. Neurônios localizados ao redor das vias aéreas, e no SNC podem perceber a quantidade de CO2circulante e estimular ou inibir o centro de controle. O CO2 é danoso porque seu excesso causa a diminuição do pH. Em todos os vertebrados há proteínas chamadas pigmentos respiratórios que auxiliam no transporte de 8Oe CO2 no fluido corpóreo. A hemoglobina é o pigmento respiratório mais comum.Essa proteína tem alta afinidade com8Oe carrega o gás pelo sangue para os tecidos. O transporte de8O e CO2 édefinido pela difusão de gases e sua solubilidade. Enquanto o mecanismo de transporte de 8Oe CO2 é ligado à hemoglobina, o CO2 é transportado dentro das hemácias na forma de HCO3-. O 8Oliga-se a grupamentos heme de hemoglobina e sua afinidade pelo 8Opode ser alterada na presença de CO2-.
VOLUMES PULMONARES Os volumes dos pulmões são medidos por um Espirômentro. A respiração normal é suave e corresponde à inspiração e à expiração de volume corrente (VC). O volume normal é de cerca de 500mL. Com o volume adicional que pode ser inspirado acima do volume corrente é chamado de volume inspiratório de reserva ( VIR) e é de quase 3.000ml. O volume adicional que pode ser expirado abaixo do VC é chamado de volume expiratório de reserva (VER), e é de cerca de 1.200ml. O volume de gásque fica nos pulmões após expiração máximaforçada e o volume residual ( VR) que é de aproximadamente1.200 ml.
Fi g ura 41:espi rômetro. Quando a pess oa ins pira, o ar move-se para dentro dos pulmões, o volume da campânula diminui, e apenas s obe no traçado. ( a ) H 2O; ( b ) A r; ( c ) campânula; ( d ) i ns pir ação; ( e ) espiração.
Capacidade pulmonar A capacidade inspiratória(CI) é composta pelo VC mais o VIR, e é de cerca de 3.500ml.Acapacidade funcional residual(CFR)é composta peloVER mais o VR. A CFR é o volume que permanece nos pulmões após ser expirado o volume corrente normal, e pode ser considerado o volume que pode ser expirado após a inspiração máxima.A capacidade pulmonar total (CPT) inclui todos os volumes pulmonares, é a capacidade vital mais o volume residual.
Figura 40: o 8O e o CO 2 se movem para dentro e para fora do sangue nos capilares pulmonares e nos capilares . ( 1 ) circulação pulmonar; 2 ( ) circulação s is têmica; ( A ) troca de 8O na interfase capilar-alveolar; ( B ) transporte de oxi g ênio; ( C ) troca de 8O nas células; ( D ) troca de C O 2 nas células; ( E ) transporte de C O 2 ; ( F ) troca de CO 2 na interfas e capilar alveolar.
Espaço morto É o volume das vias aéreas e dos pulmões que não participam da troca de gases. O espaço morto pode ser considerado como os alvéolos que não participam das trocas gasosas. Eles não participam por causa de um desencontro entre a ventilação e a perfusão.
Figura 42: volumes e capacidade pulmonares. ( a ) final da inspiração normal; ( b ) V C 500ml; ( c ) fi nal da expi ração nor mal; ( d ) VR 1.200ml; ( e ) VE R 100ml; ( f ) VR I 3000ml; ( g ) CP T; ( h )C I; ( )i capacidade vital 4.600ml; ( j ) CR F.
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CONTROLE RESPIRATÓRIO O sistema de controle respiratório determina o estímulo nervoso para os músculos respiratórios, com isso ditando a quantidade e o padrão da ventilação numa tentativa de manter os valores dos gases arteriais dentro de limites estreitos apesar de alterações substanciais na faixa metabólica, do trabalho da respiração, ou doença dos músculos respiratórios. As principais fontes desses estímulos aferentes incluem os corpos carotídeos, quimiorreceptores medulares, fusos musculares e órgãos tendinosos de Golgi, receptores localizados nas vias aéreas e pulmões. Durante o estado de alerta, a ventilação também é substancialmente influenciada por atividades comportamentais, como a fala, a deglutição e a ansiedade. Embora o ritmo respiratório surja a partir dos neurônios na medula e na ponte, esses neurônios recebem estímulo aferente de várias fontes que fornecem informações constantes dos gases arteriais. Pressão de oxigênio arterial [PaO 2], pressão parcial de dióxido de carbono arterial [PaCO2]. Estado de alerta Em pessoas em estado de alerta a pressão parcial de PaCO2, é estável, variando menos do 2 a 4mmHg. A ventilação tem um aumento brusco se a PaCO2 for agudamente elevada acima desse nível de repouso, mas não declina de forma significativa se PaCO2 diminuir esta aparência em pata de cachorro da resposta respiratória hipercapnéia do estado de alerta levou ao conceito do estimulo do estado de alerta para respirar, que persiste na ausência de estimulação da respiração pela quimiorreceptores.
Figura: Resposta ventilatória típicas à hipercapnéia. ( 1 ) e hipóxia; 2 ) Comparadas com o es tado de alerta, as r espos tas ventilatórias ( declina durante o sono NREM e declínio ainda mais durante o sono R E M V +L = ventilação expirada. ( a ) alerta; ( b ) sono NR E M. ( a )alerta; ( b ) sono RE M.
Durante o sono Varias alterações ocorrem no controle respiratório quando dormimos durante o sono NREM, as influências do estado de alerta e o comportamento na respiração em grande parte são perdidas, deixando o sistema metabólico dos quimiorreceptores controla a respiração. 331
CICLO RESPIRATÓRIO É dividido em três fases: repouso, Inspirações e expiração. Repouso Período entre os ciclos respiratório, quando o diafragma está em sua posição de equilíbrio, no repouso, nenhum ar está se movendo para dentro ou para fora dos pulmões. A pressão alveolar é igual à atmosférica, diz-se que a pressão alveolar é zero. Inspiração Durante a inspiração, o diafragma se contrai, fazendo com que aumente o volume do tórax. Quando o volume do pulmão aumenta, a pressão pulmonar tem de diminuir. No meio do caminho na inspiração a pressão alveolar cai abaixo da pressão atmosférica. O ar se dirige aos pulmões até que, ao final da inspiração, a pressão alveolar, mais uma vez, é igual à pressão atmosférica. Expiração A pressão alveolar torna-se positiva porque as forças elásticas dos pulmões e os volumes pulmonares voltam à CFR.
Fig ura 43:( A ) em repouso, o diafrag ma está relaxado; ( B ) quando o diafragma contrai, o volume torácico aumenta; ( C ) quando o diafragma relaxa o volume torácico diminui.
FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL O trato gastrointestinal (TGI) é um tubo longo e oco que passa através do corpo. Os animais usam o alimento para conseguir matéria prima para a formação e manutenção celular. Os alimentos vindos de animais ou vegetais precisam ser degradados, para fornecer os compostos ideais para atividade celular. Todos os mamíferos são sugadores no inicio da vida, quando se alimentam apenas do leite materno. Alguns animais usam a raspagem e mastigação antes de engolir grandes bolos alimentares. Os dentes, que auxiliam na mastigação podem estar presentes em diferentes formatos e quantidades. A mastigação favorece a ação enzimática no TGI. O estômago também serve como armazenador, porem tem alguma função na digestão de proteínas devido à presença da enzima pepsina. Depois do estômago, o intestino faz o papel final da digestão e absorção de nutrientes. Fome: Refere-se ao desejo de comer. São sinais fisiológicos proveniente da complexa interação entre os receptores adrenérgicos no hipotálamo medial do SNC e os receptores serotonérgicos dopaminérgicos no hipotálamo lateral; Apetite: Está ligado à fome, supõe-se que seja influenciado por processos ambientais e psicológicos; Saciedade: Refere-se à gratificação da fome e do apetite, mediado em parte pela colecistonina e bombesina, que atuam tanto perifericamente através do nervo vago, como centralmente, no centro hipotalâmico da saciedade. O TGI abastece o corpo com um suprimento contínuo de água, eletrólitos e nutrientes. Isto requer, movimentação do alimento pelo TGI, secreção de soluções digestivas e digestão dos alimentos, circulação de sangue através do TGI para o transporte das substâncias absorvidas, e controle de todas essas funções pelo SNC e hormonal local. Cada parte do TGI está acoplada a suas funções específicas; algumas para simples passagem do alimento, como o esôfago; outras para armazenamento temporário do alimento, como estômago; e outros para digestão e absorção, como intestino delgado.
TUBO DIGESTÓRIO O TGI é formado por uma estrutura básica. É um tubo oco com camadas de tecido que o rodeia, onde temos glândulas, vasos, músculos e tecidos nervosos e conectivos em vertebrados, a estrutura do TGI é formada por quatro camadas: 1. Túnica serosa: Camada mais externa e consiste no peritônio visceral e em tecido conjuntivo limitado subjacente a ela; 2. Túnica mucosa: Essa camada possui invaginações que forma uma infinidade de vilosidades que aumentam a superfície de contato com o alimento; 3. Túnica submucosa: Camada de TC frouxo no qual são encontrados vasos sanguíneos e nervos. Contém pequenas glândulas que lançam suas secreções em direção à luz do esôfago. Substancias que combatem os agentes infecciosos do meio externo; 4. Túnica Bem desenvolvida, muscular : importante para a mobilidade do sistema digestório.
Figura 44:( a ) vilosidade; ( b ) cri ptas; ( c ) mucos a; ( d ) mus cular da mucosa; ( e ) s ubmucos a; ( f ) mus cular ex terna; ( 1 ) camada cir cular; 2 ) camada long itudi nal; ( g ) seros a; ( h ) artéria e V. submucos a; ( i ) ( placa de Peyer; ( j ) plexo mioentérico; ( l) plexo s ubmucos o; ( m ) vaso linfático.
Boca A mastigação é o primeiro movimento voluntário e parte reflexa. Este movimento tem a intenção de triturar o alimento e misturá-lo às secreções salivares. O processo de mastigação é causado pelo reflexo da mastigação; a presença de um bolo alimentar na boca dá início à inibição reflexa dos músculos da mastigação, o que permite que a mandíbula caia. Essa queda inicia um reflexo de estiramento dos músculos da mandíbula, o que leva uma contração de rebote. Isso eleva a mandíbula, provocando o fechamento dos dentes, mas também comprime o bolo alimentar novamente contra as paredes da boca, o que inibe de novo os músculos da mandíbula, propiciando a queda da mandíbula, e outra vez, o rebote. A mastigação auxilia na digestão dos alimentos por uma simples razão, as enzimas digestivas atuam apenas na superfície das partículas alimentares, a velocidade da digestão depende muito da área total da superfície exposta às secreções intestinais. O próximo movimento é a deglutição. A primeira fase da deglutição é voluntária (fase oral): a língua move o bolo alimentar e o força pela faringe. 332
A segunda fase é na faringe (fase faríngea), começa quando o palato mole é empurrado para cima e a faringe é movida contra a epiglote.
Faríngea À medida que o bolo alimentar entra na parte superior da boca e na faringe, ele estimula as áreas receptoras da deglutição situadas ao redor da abertura da faringe. Impulsos dessas áreas vão para o tronco cerebral para dar início a uma série de contrações automáticas da musculatura da faringe da seguinte forma: O palato mole é empurrado para cima, fechando a parte superior das narinas; As pregas palatofaríngeas são puxadas medialmente e se aproximam; As cordas vocais são puxadas, e a faringe é puxada para cima e para frente pelos músculos do pescoço. Essas ações fazem com que a presença desses ligamentos impeça o movimento da epiglote para cima, fazendo com que essa se dobre para trás, recobrindo a abertura da faringe. O movimento da laringe para cima também traciona para cima a abertura do esôfago. Ao mesmo tempo, as paredes musculares superior do esôfago chamadas de esfíncter esofágico superior relaxam-se, permitindo que o alimento se desloque fácil e livremente da porção posterior da faringe para a parte superiores do esôfago. Ao mesmo tempo em que a laringe é elevada e os esfíncter faringo-esofágico se relaxam, começando em sua parte superior muscular da faringe, e propagando-se para baixo como uma rápida onda peristáltica que passa pelas porções médias e inferiores da faringe e alcança o esôfago, impulsionando o alimento para este órgão. A mecânica da etapa faríngea da deglutição inclui o fechamento da traqueia, abertura do esôfago e uma rápida onda peristáltica originada na faringe que força o bolo alimentar para o esôfago.
Fi g ura 45: R eflexo da deglutição. ( A ) a líng ua empurra o bolo contra o palato mole e a parte posterior da cavidade oral, dis parando o reflexo da deglutição. ( a ) palato mole; ( b ) palato duro; ( c ) líng ua; ( d ) bolo alimentar; ( e ) epig lote; ( f ) g lote; ( g ) laring e; ( h ) esfíncter esofágico superior contraído. ( B ) o esfíncter esofágico s uperi or relaxa enquanto a epig lote fecha para manter o material deglutido fora das vias aéreas. ( C ) o alimento move-s e para baix o no interior do esôfago, propelido por ondas peristálticas e auxiliados pela gravidade.
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Motilidade gastrointestinal Controle neuroentérico A função motora do TGI depende da contração de células musculares lisas e de sua integração e modulação por nervos entéricos e extrínsecos são moduladores neurogênicos da motilidade gastrointestinal do SNC, os nervos autônomos e o SNE. Controle nervoso extrínseco: da função motora gastrointestinal consiste no efluxo parassimpático cranial e sacral e da inervação toraco-lombar (excitatória para esfíncteres, inibitórias para músculos não-esfincterico). O efluxo cranial se faz através do nervo vago, que inerva o TGI deste o estômago até o colón direito. Fibras simpáticas aferentes ao estômago e intestino delgado têm origem no T 5 e T10 da coluna intermedilateral da medula espinhal. Esôfago O esôfago conduz o alimento da faringe para o estômago. O esôfago apresenta dois tipos de movimentos peristálticos: Peristáltico primário: É a continuação da onda peristáltica iniciada na faringe e se propaga para o esôfago durante a etapa faríngea da deglutição. Peristáltico secundário: Caso a onda primária não consiga empurrar todo o alimento para o estômago, surgem as ondas peristálticas secundárias resultantes da distensão do esôfago pelo alimento retido.
Esfíncter cárdia Situado na parte inferior do esôfago, um pouco acima de sua junção com estomago, o músculo esofágico, funciona como esfíncter. Ele permanece contraído, encontraste com a porção média do esôfago, que em geral permanece relaxada. Quando uma onda peristáltica de deglutição se propaga pelo esôfago o relaxamento receptivo, relaxa o esfíncter à frente da onda peristáltica, permitindo a propulsão do alimento para o estômago. Ele também evita o refluxo do bolo alimentar.
Figura 46: contração peristáltica e segmentar no TGI. ( A ) as contrações peristálticas são responsáveis pelo movimento para adiante; ( a ) tempo zero; ( b ) contração; ( c ) dir eção do movimento; ( d ) s egmento receptor; ( e ) s egundos depois . ( B ) as contrações resultantes para adiante responsáveis pela mistura; ( a ) nenhum movimento res ultante para adiante.
Estomago O estômago tem como função motora armazenar o alimento, misturá-lo com secreções gástricas até formar o quimo e também é a passagem do alimento para o intestino delgado. O suco digestivo é secretado pelas glândulas gástricas, que recobrem quase toda a parede do corpo do estômago. Essas secreções entram em contato com o alimento armazenado. No mesmo tempo ondas peristálticas, deslocam-se em direção ao piloro, ao longo da parede do estômago. À medida que essas ondas percorrem a parede do estômago, elas misturam e propulsionam o alimento em direção ao fundo. A parti daí as ondas impulsiona o alimento em direção ao piloro. Após a mistura do alimento com as secreções gástricas, a mistura resultante que se desloca pelo intestino é o quimo. O suco gástrico é um líquido incolor e ácido. Possui componentes como enzimas digestórias e HCl.O papel do HCl é: Tornar o suco gástrico ácido com ph 2,0 fato importante para a ativação da pepsina; Tem ação antisséptica, promovendo a morte ou inibição de vários microrganismos que penetram no tubo digestivo junto com o alimento; Atua sobre a mucosa gástrica, permitindo a abertura da válvula pilórica. Fato importante por permitir a passagem gradativa do alimento do estômago para o duodeno. A principal enzima gástrica é a pepsina. Ela é lançada na cavidade gástrica como pepsinogênio. Em presença de HCl, ela se transforma em pepsina ativa. Ela digere as proteínas.
Secreção gástrica de ácido O HCl é secretado no estômago pelas células parietais, que se localizam nas glândulas oxítincas do fundo e do corpo gástrico. As células parietais transportam ativamente H + através de suas membranas canaliculares apicais por intermédio das bombas de prótons, responsáveis pela troca do H+ intracelular pelo K + extracelular. Esse processo é regulado por três secretores neurohormonais: Histamina, Gastrina e ACh. Cada um deles liga-se a receptores específicos na membrana basolateral da célula parietal e ativa, desencadeando, as mudanças bioquímicas necessárias para o transporte ativo do H + para fora da célula. A histamina liga-se a receptores H 2 da histamina sobre a célula parietal. Que estimula a adenililciclase e aumenta o monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) intracelular. Por sua vez, o cAMP ativa a proteinocinase dependente da cAMP que fosforila a bomba de prótons na membrana apical da célula. A fosforilação do trocador ativa a saída do H+ da célula parietal para a luz gástrica. A Gastrina é secretada na corrente sanguínea pelas células G, enquanto a ACh é liberada dos nervos pós-ganglionares. Essas secreções liga a seus receptores respectivos na célula parietal e, desse modo, aumentam os níveis intracelulares de Ca2+que estimula a adenililciclase. O Ca 2+ também ativa a proteinocinase C, que fosforila e ativa a bomba de prótons para aumentar a secreção de H +. As células D secretoras de somatostatina e as prostaglandinas limitam a extensão da secreção gástrica de ácido. A somatostatina diminui a secreção ácida através de três mecanismos: 1. Inibição da liberação de Gastrina das células G por um mecanismo parócrino; 2. Inibição da liberação de histamina das células ECL e dos mastócitos; 3. Inibição direta da secreção de ácido pelas células parietais.
Figura 47: ( 1 ) estômag o. ( a ) antro; ( b ) corpo; ( c ) diafragma; ( d ) esôfago; ( e ) fundo; ( f ) piloro; ( g ) rug as: ( 2 ) s uperfí cie preg ueada que aumenta a área.( a ) abertura da g lândula g ástrica; ( b ) epitélio; ( c ) vaso linfático; ( d ) lâmina própria; ( e ) muscular da mucosa; ( f ) s ubmucos a; ( g ) mus cular ex terno: ( 1 ) camada obliqua; ( 2 ) camada circ ular; ( 3 ) camada long itudinal; (h) s eros a; ( )i plexo miontéri co; ( l ) artéria; ( m ) mucos a.
Fi g ura 48: controle da secreção de ácido pelas células parietais . A estimulação da secreção de ácido pelas células parietais é modulada por vias parócrinas (histamina), neuroendócrinas (ACh) e endócrina (g ástrica), que ativam seus r espectivos receptores H 2 , M 3 e CCK 2. A ativação do receptor H 2 aumenta o cAMP, que ativa as proteinocinase. A ativação dos receptores de M 3 e CCK 3 estimula a liberação de Ca 2+ pela via de IP 3 mediada por C q /DA G , ess es s inais estimulam a atividade da proteinocinase.
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Intestino delgado Assim que o quimo entra no intestino delgado, a fase intestinal da digestão inicia, essa fase dispara uma série de reflexos que retroalimentam, para regular a velocidade de liberação do quimo do estômago. Uma vez no intestino delgado, o quimo é lentamente impulsionado no intestino delgado por ondas peristálticas. Essas ações misturam o quimo + + Fi g ura 49: s ecreção de Cl pelas células intestinais. ( 1 ) Na , K e Cl com enzimas e expõem os nutrientes digeridos à entram na célula por cotransporte; ( 2 ) o C l- entra no lúmen através mucosa para absorção. O intestino é dividido em do canal CFTR ; ( 3 ) o Na + é reabsorvi do; ( 4 ) o Cl- neg ativo no lúmen três porções: atrai o Na+ através da rota paracelular; a água segue. Duodeno; Fases de secreção Jejuno; A secreção gástrica aumenta durante uma refeição. Íleo. A secreção de ácido ocorre em três fases: 1. A fase cefálica envolve resposta à visão, Duodeno paladar, olfato e pensamento no alimento; É nele que o suco biliar vindo da vesícula, se junta 2. A fase gástrica é estimulada pela distensão ao alimento. Pela mudança de pH, diversas mecânica do estômago e a ingestão de enzimas digestivas são ativadas. É a porção aminoácido. A distensão ativa receptores de primária do intestino delgado e possui diversas estiramento na parede do estomago, que estão vilosidades. É onde se tem espaço para a maior associados a nervos intramurais curtos e fibras parte do processo digestório. vogais; 3. A fase intestinal envolve a estimulação da Jejuno secreção gástrica de ácido pela proteína É a porção do intestino delgado que está entre o digerida no intestino. A gástrina também duodeno e o íleo. É um órgão responsável pela desempenha um importante papel na mediação absorção de carboidratos e aminoácidos digeridos dessa fase. parcialmente pelo estômago e o duodeno.
Fatores protetores Inclui o muco gástrico, o HCO 3- gástrico e o duodenal, as prostaglandinas, o processo de restituição e o fluxo sanguíneo. As células epiteliais do estômago secretam muco, que atuam como lubrificantes para proteger as células mucosas de escoriações. A camada de muco consiste de glicoproteínas hidrofílicas que são viscosas e possuem propriedades formadoras de gel, permite a formação de uma camada ininterrupta de água na superfície luminal do epitélio. O HCO 3- protege o epitélio gástrico ao neutralizar o ácido gástrico. O HCO3- é secretado pelas células epiteliais na superfície luminal da mucosa gástrica, e fenda gástrica e na superfície luminal da mucosa duodenal. A secreção de HCO 3- no duodeno serve para neutralização gástrica. Ocorre reparo da lesão através da migração de células epiteliais intactas ao logo da membrana basal, preenchendo os defeitos criados pela descamação das células lesadas.
Fig ura 50: s ecreção de HCO 3- no pâncreas e no duodeno. ( a ) lúmen do pâncreas ou intestino; ( b ) células do ducto pancreático ou células duodenal; ( c ) líquido inters tici al; ( d ) capilar.
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Íleo É onde continua a digestão química após passar pelo duodeno e jejuno, recebe esse nome porque está apoiado sobre o osso íleo. Absorve bastante vitamina B12.
Figura 51: vilosidade e uma cripta no intestino delgado. ( a ) borda em escova; ( b ) micr ovilocidade; ( c ) os enteróci tos transportam nutrientes e íons; ( d ) os capilares transportam a maioria dos nutrientes absorvidos; ( e ) as células calicifor mes s ecretam muco; f ( ) o ducto lactífero transporta a maior parte das gordur as para a linha; g ) ( lâmina própria; ( h ) células endócrinas; ( )i muscular da mucosa; ( j ) lúmen da cripta.
Intestino grosso Várias bactérias que habitam o colo degradam uma quantidade significativa de carboidratos complexos e proteínas não digeridas por meio de fermentação. As colônias também produzem vitaminas absorvíveis, especialmente vitaminas K. Divide-se em três segmentos:
ORGÃO ACESSÓRIOS Fígado Sua principal função é sintetizar e metabolizar proteínas, carboidratos e gorduras, bem como desintoxicar metabólidos, medicamentos e produtos químicos ingeridos. Produz a maioria das proteínas plasmáticas; A albumina é produzida no fígado, ele também sintetiza os fatores 11 e 13 da coagulação Ceco sanguínea, inclusive o fibrinogênio, protrombina, e É a primeira parte do intestino grosso que recebe o fatores 4, 8, 9, 10, 12 e 13. O fígado desempenha conteúdo do intestino delgado. É onde se localiza o um papel na homeostase da glicose. A apêndice. Sua única função é a reabsorção de água desintoxicação e excreção de fármacos e outras e nutrientes. substâncias pelo fígado são realizados em múltiplas etapas. As reações da fase 1 são oxidações conduzidas por uma das três enzimas P450, a Cólon É a parte mais longa do intestino grosso e CYP1, 2 ou 3. O fígado é a maior glândula do corpo subdivide-se em cólon ascendente, cólon humano pesando em média 1500g, ele também transverso, cólon descendente e cólon sigmoide. armazena glicogênio e secreta bile. O metabolismo As principais funções do intestino grosso são: dos ácidos graxos representa uma função central Reabsorção da água e formação e acúmulo de do fígado. O excesso de glicose pode ser fezes. convertido a ácidos graxos que, podem ser armazenados no fígado e serão fontes de energia Reto através da β-oxidação. Sua função é acumular as fezes, para absorção Secreção biliar final de nutrientes, antes de serem eliminadas pelo organismo, através do anus. A bile é importante para a digestão e a absorção dos lipídios no intestino delgado. Os sais biliares emulsificam os lipídios, preparando-os para a Anus É o orifício final do intestino grosso por onde são digestão, e, a seguir, solubilizam os produtos da eliminadas as fezes e gazes intestinais. A digestão. musculatura de suporte do ânus é a do períneo, Sistema biliar : os componentes do sistema biliar juntamente com o esfíncter interno e externo da são o fígado, o íleo e a circulação porta. Os região. hepatócitos sintetizam e secretam os constituintes da bile. Os componentes da bile são os sais biliares, o colesterol, os fosfolipídios, os pigmentos biliares, os íons e água. A bile flui para fora do fígado pelos ductos biliares e enche a vesícula biliar onde é armazenada. A seguir, a vesícula concentra os sais biliares por absorver íons e água. Quando o quimo atinge o intestino delgado, é secretada aCCK. Esse hormônio tem duas ações distintas, mas coordenadas, estimula a contração da vesícula biliar e o relaxamento do esfíncter de Oddir, provocando o refluxo da bile armazenado na vesícula para o lúmen do duodeno. No intestino delgado, os sais biliares emulsificam e solubilizam os lipídios da dieta. Quando se completa a absorção dos lipídios, os sais biliares são recirculados para o fígado pela circulação entero-hepática. Composição da bile: Os constituintes da bile são 50% de sais biliares, 2% de pigmentos biliares, como a bilirrubina, 4% de colesterol e 40% de Fig ura 52: ( 1 ) intes tino g ros so. ( a )veia porta do fíg ado; ( b ) veia cava inferior; ( c ) colo trans vers o; ( d ) colo asc endente; ( e ) papila ili al; f ( ) fosfolipídios.
ceco; ( g ) apêndice vermiforme; ( h ) íleo; ( i ) reto; ( j ) colo sis móide; ( l ) s aculação do colo; ( m ) colo: tênia do c olo; ( n ) aorta. ( 2 ) corte do intestino gross o. ( a ) lifonodo; ( b ) g lândula intes tinal; ( c ) muscular da mucosa; ( d ) s ubmucos a; ( e ) mus cular externa: ( 1 ) camada longitudinal; ( 2 ) camada circular. ( 3 ) reto. ( a ) esfíncter interno do ânus; ( b ) esfíncter externo do ânus ; ( c ) ânus.
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a) Sais biliares: Os hepatócitos sintetizam os ácidos biliares primários, ácidos cólicos e outros. Quando esses ácidos são secretados no lúmen do intestino parte deles é desidroxilada pelas bactérias, produzindo os dois ácidos biliares secundários, os ácidos desoxicólico e litocólico. O fígado conjuga os ácidos biliares com os aminoácidos da glicina ou taurina, para formar os sais biliares. A função dos sais biliares é a de solubilizar os lipídios da dieta; b) Fosfolipídios e colesterol: De modo parecido aos sais biliares, os fosfolipídios são anfipáticos e ajudam os sais biliares na formação das micelas. As porções hidrofóbicas dos fosfolipídios apontam para o interior da micela, e as hidrofílicas se dissolvem na solução aquosa intestinal; c) Bilirrubina: Pigmento amarelado resultante do metabolismo da hemoglobina é o principal pigmento biliar. O fígado extrai a bilirrubina do sangue e a conjuga com ácido glicurônico formando a bilirrubina glicuronídeos, que é reconvertida em bilirrubina, que é, a seguir, transformada em urobilinogênio pela ação das bactérias intestinais. Parte do urobinogênio recircula de volta ao fígado, parte é excretada na urina e outra é oxidada a urobilina e estercobilina, os componentes que dão cor escura as fezes. A bilirrubina é o produto final da degradação da heme. A maior parte da produção da bilirrubina deriva da degradação dos eritrócitos pelos fagócitos, no baço, no fígado e na medula óssea. A heme oxigenase oxida a heme para biliverdina, que é reduzida a bilirrubina pela biliverdina-redutase. A bilirrubina formada fora do fígado é liberada e ligada à albumina sérica. O processo hepático da bilirrubina envolve captação mediada por portador na membrana sinusoidal, conjugação com uma ou mais moléculas de ácido glicurônico bilirrubina UDR-glicuroniltransferase no RE, e excreção da glicuronídeos da bilirrubina atóxica hidrossolúvel para dentro da bile.
Fi g ura 53: metabolismo e eliminação da bilirrubi na. ( a ) eri tróci tos; ( b ) heme; ( c ) biliverdina; ( d ) célula-fagocitica; ( e ) heme oxi g enase; f ( ) biliverdi na redutase; ( g ) bili rrubina-albumina; ( h ) s angue; ( )i fíg ado; ( j ) ductos biliares; ( l) duodeno; ( m ) urobi linog ênio; ( n ) cólon; ( o ) canalículo biliar; p ( ) g licuroní deos bilirr ubina; ( q ) hepatócito. ( 1 ) produç ão de bilirrubina a partir da heme, pela degradação de eritrócitos; ( 2 ) bilirrubina extra-hepática, lig ada à albumina e distribuída ao fígado; ( 3 ) captação hepatocelular; ( 4 ) g licuroni dação no R E g eram bilirr ubina mono e dig licuroní deos que são hidrolis ados e excr etados na bile; ( 5 ) as bactéri as no tubo digestivo desconjugam a bilirrubina e degradam a para urobilinogênios incolores. os urobilinogênios e os resíduos de pig mentos intactos s ão excr etados nas fezes .
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Pâncreas Desempenha funções endócrinas e exócrinas. As funções exócrinas são desempenhadas pelas células acinases, centroacinases e ductais, que correspondem a mais de 98% dos 60 a 140g de massa pancreática. O pâncreas exócrino produz pelo menos 22 enzimas digestivas 15 das quais são proteases. As funções exócrinas pancreáticas são desempenhadas pelas células acinares, centro acinares e ductais, que correspondem a mais de 98% dos 60 a 140g de massa pancreática. Sob ação do suco pancreático, as proteínas são digeridas pelas enzimas tripsina, quimiotripsina e elastase. Os lipídeos são digeridos pelas enzimas lipase, fosfolipases A 2 e carboxil esterase. Os carboidratos complexos são digeridos pela alfaamilase. As células ductais e centroacinares secretam água e eletrólitos no suco pancreático. O bicarbonato secretado neutraliza o ácido clorídrico vindo do estomago. Vários hormônios ou CCK, a Secretina e a gastrina, a somastatina tem efeito inibitório sobre todas as secreções pancreáticas exócrinas e outras funções gastrintestinais. É uma glândula, anexa ao duodeno, ela produz o suco pancreático, um líquido incolor, rico em enzimas e básicos, com pH ao redor de 9.As principais enzimas pancreáticas são: Tripsina: Quebra proteínas, Amilopsina: Quebra amido, Lípase: Quebra lipídios e Nuclease: Quebra ácidos nucleicos. A digestão no intestino delgado ocorre graças à ação conjunta de três sulcos digestório: Suco pancreático O suco pancreático é rico em bicarbonato, que neutralizam no intestino a acidez do quimo gástrico. A atividade do pâncreas como produtor de suco pancreático sofre poderosa influência hormonal. Isso porque o HCl gástrico estimula no duodeno, a produção de dois hormônios que ativam a secreção do suco pancreático: 1. Secretina: Hormônio que provoca a produção de um grande volume de suco pancreático alcalina, porém pobre em enzimas digestivas. 2. Pancreozimina: Hormônio que provoca a produção de um pequeno volume de suco pancreático rico em enzima digestória.
Figura 54: pâncreas exócrino e endócrino. ( A ) os acinos pancreáticos formam a porção exócri na do pâncreas ; ( B ) as células acinares secretam enzimas digestórias; ( C ) as células dos ductos secretam NaHCO 3 ; ( D ) as ilhotas pancreáticas secretam hormôni os.
Amilase É uma enzima que catalisa o desdobramento do amido e glicogênio ingeridos na dieta. A amilase sérica é secretada, pelas glândulas salivares e células acinosas do pâncreas. É secretada no TGI por meio do ducto pancreático. As glândulas salivares secretam a amilase que inicia a hidrólise do amido presente nos alimentos na boca e esôfago. Esta ação é desativada pelo conteúdo ácido do estômago. No intestino, a ação da amilase pancreática é favorecida pelo meio alcalino presente no duodeno. Lípase A lípase é uma enzima especifica que catalisa a hidrólise dos ésteres de glicose de ácidos graxos de cadeia longa em presença de sais biliares e um cofator chamado colipase. Tanto a lípase como a colipase são sintetizado pelas células acinares do pâncreas. Tripsina É uma enzima proteolítica produzida no pâncreas, na forma de tripsinogênio inativo. É convertida em tripsina no duodeno pela esteroquinase. A ativação do tripsinogênio no duodeno, evita a autodigestão proteolítica do pâncreas.
SISTEMA NERVOS ENTÉRICO (SNE) O TGI possui um sistema nervoso próprio chamado SNE. Estes se localizam inteiramente na parede intestinal, começando no esôfago e estendendo-se até o anus. Esse sistema é especialmente importante no controle dos movimentos e da secreção gastrointestinal. O SNE é composto de dois plexos, um plexo externo disposto entre camadas de dois plexos, um plexo externo disposto entre camadas musculares longitudinais e circular, chamado plexo mioentérico, um plexo interno, chamado plexo submucoso (Meissner), localizado na submucosa. O plexo mioentérico controla os movimentos gastrointestinais e o plexo submucoso controla a secreção gastrointestinal e o fluxo sanguíneo bocal. 1. Plexo mioentérico: consiste numa cadeia linear de neurônios interconectados que estende por todo o comprimento do TGI. Como o plexo mioentérico se estende por todo o comprimento na parede intestinal e se localiza entre as camadas longitudinal e circular do músculo liso intestinal, ele está envolvido no controle da atividade muscular por todo o intestino. Quando esse plexo é ativado seus efeitos são: Aumento da contração tônica, ou tônus, da parede intestinal, aumento na intensidade das contrações rítmicas, um ligeiro aumento no ritmo da contração e aumento na velocidade de condução das ondas excitatória ao longo da parede do intestino, causando o movimento mais rápido das ondas peristálticas intestinais. O Plexo mioentérico não é considerado inteiramente excitatório porque alguns de seus neurônios são inibitórios. Nestes, os terminais de suas fibras produzem um transmissor inibitório, possivelmente o polipeptídio intestinal vasoativo ou algum outro peptídeo inibitório polipeptídio intestinal vasoativo ou algum outro peptídeo inibitório. Os sinais inibitórios resultantes são úteis na inibição dos músculos de alguns dos esfíncteres intestinais, que impedem a movimentação dos alimentos pelos segmentos sucessivos do TGI, como esfíncter pilórico, que controla o esvaziamento do estômago para o duodeno, e o esfíncter ileocecal, que controla o esvaziamento do intestino delgado para o ceco. 2. Plexo submucoso: está basicamente envolvido com a função de controle na parede interna de cada segmento diminuto do intestino. Ex.: muitos sinais sensoriais originam-se do epitélio gastrointestinal a secreção intestinal local, a absorção local e a contração local do músculo submucoso, que causa grais variados de dobramento da mucosa gastrointestinal.
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Neurotransmissores entéricos Dois deles é a acetilcolina e a norepinefrina. Outros são trifosfatos de adenosina, serotonina, dopamina, colecistocinina, substância P, polipeptídeo intestinal vasoativo, somatostatina, levencofalina, metencefalina e bombesina. Controle hormonal da motilidade gastrointestinal Vários hormônios afetam a motilidade em algumas partes do TGI. Gastrina: É secretada pelas células G do antro do estômago em resposta a estímulos associados à ingestão de uma refeição, tais como a distensão do estômago, os produtos da digestão das proteínas e o peptídeo liberado de gastrina, que é liberada pelos nervos da mucosa gástrica durante a estimulação vagal. As ações primárias da gastrina são estimulação da secreção gástrica de ácido e estimulação do crescimento da mucosa gástrica. Colescitocinina: É secretada pelas células I na mucosa do duodeno e do jejuno em resposta a produtos da digestão da gordura, ácidos graxos e monoglicerídeos nos conteúdos intestinais, esse hormônio contrai fortemente a vesícula biliar, expelindo bile para o intestino delgado, onde esta tem funções importantes na emulsificação de substâncias lipídicas, permitindo sua digestão e absorção. A colecistocinina inibe ainda a contração do estomago. Assim, ao mesmo tempo em que esse hormônio causa esvaziamento da vesícula biliar, retarda o esvaziamento do alimento no estômago, assegurando um tempo adequado para a digestão de gordura no trato intestinal superior. Foi o primeiro hormônio Secretina: gastrointestinal descoberto e é secretado pelas células S na mucosa do duodeno em resposta ao conteúdo gástrico ácido que é transferido do estômago ao duodeno através do piloro. A secretina tem um efeito pequeno na motilidade do TGI. E promove a secreção pancreática de bicarbonato que, por sua vez, contribui para neutralizar o ácido no intestino delgado. Peptídeo inibidor gástrico: É secretado pela mucosa do intestino delgado superior, principalmente em resposta a ácidos graxos e aminoácidos, mas em menos extensão em resposta aos carboidratos. Possui um efeito brando na diminuição da atividade motora do estômago e, retarda o esvaziamento do conteúdo gástrico no duodeno quando o intestino delgado superior já esta sobrecarregado com produtos alimentares.
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Motilina: É secretada pelo duodeno superior durante o jejum, e sua única função conhecida é aumentar a motilidade gastrointestinal. A motilina é liberada ciclicamente e estimula ondas de motilidade gastrointestinal chamado complexo mioelétricos interdigestivo que se propagam pelo estômago e pelo intestino delgado a cada 90 minutos numa pessoa em jejum. A secreção de motilina é inibida após a digestão por mecanismo ainda não bem compreendido.
METABOLISMO Carboidratos Muitas reações químicas das células são voltadas para a obtenção de energia a partir dos alimentos disponíveis para os vários sistemas fisiológicos das células. Reações acopladas Todos os alimentos energéticos (carboidratos, gorduras e proteínas), podem ser oxidados nas células e durante este processo, grandes quantidades de energia são liberadas. Estes alimentos podem ser queimados com oxigênio fora do organismo, num fogo, liberando grandes quantidades de energia: Neste caso, a energia é liberada, sob a forma de calor. A energia que os processos fisiológicos celulares necessitam não consiste em calor e sim em energia para os movimentos mecânicos no caso da função muscular, para concentrar solutos no caso da secreção glandular e para efetuar outras funções. Para fornecer esta energia, as reações químicas devem estar acopladas com os sistemas responsáveis por estas funções fisiológicas. Este acoplamento é obtido por meio do sistema de enzimas celulares especiais e de transferência de energia.
O alimento nas células é gradativamente oxidado, e a energia liberada é usada para formar novo ATP, mantendo assim sempre uma reserva desta substância.
Glicose no metabolismo dos carboidratos Os produtos finais da digestão de carboidratos no aparelho digestorios são quase inteiramente glicose, frutose e galactose, com a glicose representando, em média, cerca de 80% deste. Após a absorção a partir do trato intestinal, grande parte da frutose e quase toda a galactose são rapidamente convertidos em glicose no fígado. Existe pouca frutose ou galactose no sangue circulante. A glicose assim torna-se a via final comum para o transporte de quase todos os carboidratos para as células. Nas células hepáticas, enzimas apropriadas disponíveis para promover interconversões entre os monossacarídeos, glicose frutose e galactose. As células hepáticas contêm grandes quantidades de glicose fosfatase. Logo, a glicose-6-fosfato pode ser degradada em glicose e fosfato, e a glicose pode então ser transportada de volta para o sangue, através das membranas das células hepáticas.
Transporte da glicose Energia livre Pela membrana A quantidade de energia liberada pela oxidação Antes que a glicose possa ser usada pelas células completa de um alimento é chamada de energia dos tecidos corpo, ela deve ser transportada livre de oxidação dos alimentos, é geralmente através da membrana para o citoplasma celular. No representada pelo símbolo ΔG. a energia livre é entanto, a difusão da glicose através dos poros das geralmente expressa em termos de calorias por mol membranas celulares não é fácil porque o peso de substância. Ex.: a quantidade de energia livre molecular máximo das partículas com difusão liberada pela oxidação completa de 1 mol (180 imediata se situa em torno de 100 e a glicose gramas) de glicose é 686.000 calorias. apresenta um peso molecular de 180. Ainda assim, a glicose penetra o interior das células com certo ATP no metabolismo grau de facilidade devido ao mecanismo de difusão O ATP é um elo entre as funções que usam facilitada. energia e as funções que produzem energia no Os princípios deste mecanismo de transporte, organismo. Por isso, o ATP foi chamado de moeda basicamente são os seguintes: permeando a matriz de energia do organismo, e podem ser obtida e lipídica da membrana celular existe, em grandes consumida repetidamente. A energia derivada da quantidades, moléculas de proteínas carreadoras, oxidação dos carboidratos, proteínas e das que podem se ligar a glicose. A glicose, nesta forma gorduras é usadas para converter o difosfato de ligada, pode ser transportada pelo carreador de um ADP em ATP, que é então consumido pelas varias lado para outro da membrana do que do outro lado, reações do corpo, que são necessários para, mais glicose vai ser transportada a partir da área de transporte ativo das moléculas através das maior concentração do que na direção oposta. membranas, a contração dos músculos e O transporte de glicose através das membranas da desempenho, do trabalho mecânico, varias reações maioria das células é bem diferente do que ocorre sintéticas que criam hormônio, membranas através da membrana gastrointestinal ou através do celulares e muitas outras moléculas essenciais do epitélio dos túbulos renais. Nestes dois casos, a organismo, condução de impulsos nervosos, divisão glicose é transportada pelo mecanismo de cocelular e crescimento e muitas outras funções transporte ativo de sódio e glicose, em que o fisiológicas que são necessárias para manter e transporte ativo de sódio fornece energia para propagar a vida. O ATP está presente em toda absorver a glicose contra uma diferença de parte no citoplasma e no nucleoplasma de todas as concentração. células, e essencialmente todos os mecanismos fisiológicos que requerem energia para o seu funcionamento a obtém diretamente do ATP. 340
Facilitação do transporte da glicose pela insulina A taxa de transporte da glicose, assim como o transporte de outros monossacarídeos, aumenta muito devido à insulina. Quando o pâncreas secreta grandes quantidades de insulina, a taxa de transporte de glicose para a maioria das células aumenta de 10 ou mais vezes relativamente ao valor encontrado na ausência de secreção da insulina. Por outro lado, a quantidade de glicose que pode se difundir para o interior da maioria das células do organismo na ausência de insulina, com exceção das células hepáticas e cerebrais, é muito pequena para fornecer a porção normalmente necessária para o metabolismo energético. A taxa de uso de carboidratos pela maioria das células é controlada pela taxa de secreção de insulina pelo pâncreas.
Esta conversão dos monossacarídeos num composto precipitado de elevado peso molecular (glicogênio) possibilita armazenar grandes quantidades de carboidratos sem alterar a pressão osmótica dos líquidos intracelulares. Concentrações elevadas de monossacarídeos solúveis de baixo peso molecular alterariam as relações osmóticas entre os líquidos intra e extracelulares.
Controle glicêmico O SNC depende do fluxo contínuo e adequado da glicose para seu funcionamento. Assim sendo, um complexo sistema de controle neural, hormonal e celular age de maneira sinérgica, com a finalidade de manter os níveis glicêmicos numa faixa estreita durante a vida. O grau de complexidade desse sistema pode ser deduzido a partir da análise de alguns dados fisiológicos: Existe um pool (reserva) de glicose Fosforilação da glicose compartimento extracelular relativamente Logo após a sua entrada nas células a glicose se pequeno de 15 a 20g no adulto; liga a um radical fosfato segundo a reação seguinte: O turn over (produção e consumo) de glicose no período de jejum é de aproximadamente + ℎ glicose-6-fosfatase Glicose 150mg/minuto/1,6-2,6mg/kg/minuto; Após uma refeição padrão ocorre acréscimo ao Esta fosforilação é promovida pela enzima pool onde aproximadamente 10 vezes o seu glicoquinase no fígado e pela hexoquinase na volume (150 a 200g). maioria das outras células. A fosforilação da glicose é quase, irreversível, exceto nas células hepáticas, Regulação da glicemia pós-alimentar nas células do epitélio tubular renal e do epitélio A hipoglicemia resultante da observação intestinal intestinal, nestas células existem outra enzima, a da glicose estimula a secreção de insulina, que age glicose fosfatase, e quando ela é ativada, é capaz para restaurar a normoglicêmia por três vias: de reverter à reação. Na maioria dos tecidos do 1. Diminuindo a produção hepática de glicose, a corpo, a fosforilação tem como finalidade manter a partir da redução da glicogenólise e glicose no interior das células. Isto ocorre devido à gliconeogênese; ligação quase instantânea da glicose com o fosfato, 2. Aumentando e captação da glicose pelo que impede sua difusão de volta para fora, exceto músculo e tecido adiposo, translocando os naquelas células especiais, principalmente nas transportadores de glicose do citoplasma para a células hepáticas que possuem a fosfatase. membrana célula; 3. Por sua ação antilipolítica e antiproteolítica, Armazenamento do glicogênio no fígado e nos diminuindo a oferta de substrato músculos gliconeogenético para o fígado. Depois de sua captação para o interior de uma Adicionalmente, a insulina inibiu a síntese de célula, a glicose pode ser usada imediatamente glucagon pela célula α pancreática. A sincronia para liberar energia, ou pode ser armazenada sob a entre absorção e disponibilização intracelular deve forma de glicogênio, que é um grande polímero da garantir que a glicose plasmática não exceda a glicose. Todas as células do corpo são capazes de concentração de 150mg/dl entorno dos 30 a 90 armazenar pelo menos algum glicogênio, mas minutos e que retorne progressivamente ao normal algumas células são capazes de armazená-lo em (70-110 mg/dl). Entre 120 a 180 minutos. grandes quantidades, especialmente as células hepáticas, que podem acumular até 5% a 8% de Manutenção da glicemia no jejum seu peso sob a forma de glicogênio, e as células A resposta normal após jejum pode ser dividida em musculares, que podem armazenar entre 1% e 3% três fases que se sucedem de forma ordena e de glicogênio. continuo: As moléculas de glicogênio podem ser 1. Fase pós-absortiva (6-12 horas após a última polimerizadas em qualquer peso molecular, sendo ingestão de alimento); que o peso molecular médio é de 5 milhões ou 2. Jejum curto (12-72); mais, a maior parte do glicogênio se precipita sob a 3. Jejum prolongado (após 72 horas). forma de grânulos.
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Fase absortiva Nessa fase a glicemia é mantida basicamente pela mobilização das reservas hepáticas de glicogênios, que é desencadeada pela redução dos níveis plasmáticos de insulina a faixa de 10-20 µl/mL o que permite a ação glicogenolítica do glucagon. Após um período de jejum noturno, aproximadamente 50 a 70% da produção da glicose é derivada da glicogenólise. Lipídios Vários compostos químicos nos alimentos e no organismo são classificados como lipídios, entre eles temos: 1. Gorduras neutras (Triglicerídeos); 2. Fosfolipídios; 3. Colesterol. Quimicamente, a metade lipídica básica dos triglicerídeos e dos fosfolipídios é formada pelos ácidos graxos, que são simples cadeias longas de hidrocarbonetos ácidos. Os triglicerídeos são usados no organismo como fonte de energia para os diferentes processos metabólicos, função que eles compartilham quase, igualmente com os carboidratos. Alguns lipídios, como o colesterol, os fosfolipídios e pequenas quantidades de triglicerídeos, são usados para formar a membrana de todas as células do organismo e para realizar outras funções celulares. Transporte de lipídio nos líquidos corporais Transporte de triglicerídeos e outros lipídios do TGI pela linfa, nos quilomicrons quase todas as gorduras na dieta, com exceção de uns poucos ácidos graxos de cadeia curta, são absorvidas a parti do intestino pela linfa intestinal durante a digestão, a maior parte dos triglicerídeos se divide em monoglicerídeos e ácidos graxos. Então, na passagem através das células epiteliais intestinais, os monoglicerideos e os ácidos graxos são ressintetizados em novas moléculas de triglicerídeos que penetram a linfa como gotículas minúsculas, dispersas, chamada de quilomicrons, uma pequena quantidade de apoproteína B é adsorvida às superfícies externas dos quilomicrons no líquido linfático e impede sua aderência às paredes dos vasos linfáticos. A maioria dos colesteróis e fosfolipídios absorvidos do TGI penetra sob a forma de quilomicrons. Os quilomicrons são transportados para o ducto torácico e então para o sangue venoso circulante na junção das veias subclávia e jugular.
Remoção dos quilomícrons do sangue Uma hora após uma refeição rica em gordura, a concentração de quilomicrons plasmático pode aumentar de 1% a 2% do plasma total, e devido ao grande tamanho dos quilomicrons o plasma assume um aspecto turvo, e às vezes amarelado. No entanto, os quilomícrons têm uma meia-vida de apenas uma hora ou menos, de modo que, depois de poucas horas, o plasma volta a ficar claro. As gorduras são removidas dos quilomicrons. Quilomícrons triglicerídeos são hidrolisados pela lipase-lipoproteica, e a gordura é armazenada no tecido adiposo e nas células hepáticas. A maior parte dos quilomicrons é removida do sangue circulante quando eles passam pelos capilares dos tecidos adiposos ou do fígado. Tanto o tecido adiposo como o fígado contem grandes quantidades da enzima lipase-lipoproteíca. Esta enzima é ativa no endotélio capilar, onde hidrolisa os triglicerídeos dos quilomicrons à medida que eles entram em contato com a parede endotelial, liberando assim ácidos graxos e glicerol. Os ácidos graxos, sendo altamente miscíveis com as membranas celulares, difundem-se imediatamente para as células adiposas do tecido adiposo e para as células hepáticas. Uma vez dentro das células os ácidos graxos são de novo sintetizados em triglicerídeo, com o novo glicerol sendo fornecido pelos processos metabólicos das células de armazenamento. A lipase também causa hidrólise dos fosfolipídios, isto também libera ácidos graxos para serem armazenados da mesma forma. Ácidos graxos livres São transportados no sangue em combinações com a albumina. Quando a gordura que tiver sido armazenada no tecido adiposo for usada noutras regiões do corpo para fornecer energia, ela deve primeira, ser transportada do tecido adiposo para outro tecido. Seu transporte ocorre na forma de ácidos graxos livres. Isto ocorre pela hidrólise dos triglicerídeos de volta a forma de ácidos graxos e glicerol. Pelo menos duas classes de estímulos desempenham papel na promoção desta hidrólise, primeiro, quando a quantidade de glicose disponível para células adiposa é inadequada, um dos produtos da metabolização da glicose, o αglicerofosfato, também está disponível em quantidades insuficientes, como esta substância é necessária para manter a porção glicerol dos triglicerídeos, o resultado é a hidrólise dos triglicerídeos. Segunda, uma lipase celular hormônio-sensível pode ser ativada por vários hormônios das glândulas endócrinas, e isto também promove uma hidrólise rápida dos triglicerídeos. Ao sair dos adipócitos, os ácidos graxos sofrem uma forte ionização no plasma, e a porção iônica se combina imediatamente com as moléculas de albumina das proteínas plasmáticas. 342
Os ácidos graxos ligados desta forma são Metabolismo das VLDL: entre as refeições, os chamados de ácidos graxos livres ou ácidos graxos ácidos graxos são mobilizados no tecido adiposo e não esterificados, para distingui-los dos outros servem como fontes importantes para a síntese ácidos graxos no plasma que existem sob a forma hepática de triglicerídeos. A lipogenese: síntese de de ésteres de glicerol, colesterol, ou outras ácidos graxos de novo a partir de carboidratos ou substâncias. A concentração de ácido graxos livres proteínas, também pode ocorrer no fígado. Os no plasma sob condição de repouso é cerca de ácidos graxos podem sofrer esterificação para 15mg/dl, totalizando apenas 0.45 gramas de ácidos formar triglicerídeos no citosol. Os triglicerídeos, graxos em todo o sistema circulatório. Sob juntos com colesterol sintetizado de novo no fígado condições normais, apenas umas três moléculas de ou levados ao fígado pelos quilomicrons ácidos graxos se associam a cada molécula de remanescentes, são embalados. albumina, mas até 30 moléculas de ácido graxo Apolipoproteínas: são componentes das partículas podem se acoplar com uma única molécula de de lipoproteína, tem papel ativo em seu albumina quando a necessidade de transporte de metabolismo, as lipoproteínas interagem com os ácidos graxos é extrema. Isto mostra a variabilidade receptores celulares, elas determinam seu destino da taxa de transporte de lipídios sob condições metabólico através de interações com receptores fisiológicas diferentes. das lipoproteínas. Juntamente com a APOB e fosfolipídios, e formam uma VLDL nascente. As VLDL plasmáticas também Lipoproteínas São macromoléculas complexas que transportam contém outras apolipoproteínas, inclusive as lipídios não-polares: triglicerídeos e colesterol, e os apolipoproteínas C e a apoE. A apoB é encontrada ésteres que são transportados quase que na forma de uma proteína de comprimento exclusivamente no núcleo central das partículas completo, chamado APO-B100, fabricada pelo lipoproteicas esféricas. As partículas de fígado, produzida por humanos apenas no intestino. lipoproteínas possuem triglicerídeos, colesterol, O tamanho da partícula de VLDL liberada depende fosfolipídios e proteínas (apolipoproteínas). Elas da disponibilidade dos triglicerídeos no fígado. também transportam vitaminas lipossolúveis como VLDL ricos em triglicerídeos muito grandes são as A e E. Uma partícula de lipoproteína possui um secretadas quando ocorre um excesso de síntese núcleo hidrofóbico de ésteres de colesterol e hepática de triglicerídeos, como nos casos de triacilglicerois. Fosfolipídios anfipáticos e colesterol obesidade, diabetes, e ingestão excessiva de livre, juntos com as apolipoproteínas formam sua bebidas alcoólicas. Ao contrário, pequenas VLDL camada externa. As lipoproteínas presentes no são secretadas quando a disponibilidade de plasma formam uma escala de tamanho e triglicerídeos está diminuída. densidade. São classificados com bases em suas As VLDL transportam os triacilglicerois sintetizados densidades ou apolipoproteínas constituintes. no fígado. Após a secreção no plasma, a VLDL Os lipídios mais polares, juntamente com as adquire ésteres de colesterol e apoliproteínas da apolipoproteínas anfipáticas, formam uma HDL, nos tecidos periféricos, seus triacilglicerois macrocamada de superfície que solubiliza as são hidrolisados pelo LPL, gerando VLDL partículas e permite que elas permaneçam em remanescentes chamados de IDL. Assim, as solução estável no plasma aquoso. Cada partícula remanescentes ou são captadas pelo fígado ou são lipoproteica possui em sua superfície uma ou mais hidrolisadas pela enzima triglicerídeo-lípase lipoproteínas que desempenham uma variedade de hepática, e transformada em LDL. papeis funcionais e estruturais. A classificação mais A principal função das partículas lipoproteicas é usada para as lipoproteínas é baseada em suas transportar os lipídios de um lugar para outro. As densidades diferentes, que determinam seu lipoproteínas ricas em triglicerídeos servem para comportamento durante a ultracentrifugação. transportar os triglicerídeos sintetizados para o Síntese e transporte: As principais classes de tecido adiposo para armazenamento no estado póslipoproteínas são os quilomicros VLDL (IDL), LDL. prandial ou para o músculo para uso no estado de Os VLDL são partículas remanescentes ricas em jejum. A enzima que cataliza a captação periférica triacilglicerois, enquanto as LDL são pobres em de triglicerídeos é a lipoproteína lípase (LPL). Esta triacilglicerois e ricas em colesterol. enzima é sintetizada no tecido adiposo nas células A densidade das partículas aumenta e o tamanho musculares esquelética, secretadas e transportadas diminui, com redução do conteúdo de triacilglicerois pelas células endoteliais capilares, onde se liga a de quilomicrons passando pelas VLDL, IDL, LDL até glicoproteínas na superfície endotelial luminal. HDL. O sistema de transporte dos lipídios pode ser Quando a VLDL liga-se a LPL, esta é ativada pelo dividido em duas classes principais: o sistema apoC-2 apresenta na superfície da partícula de lipoproteico da lipoproteína de muito baixa VLDL. Isto leva a hidrolise dos triglicerídeos e a densidade (VLDL), de densidade intermediária liberação de ácidos graxos, que são transportados (IDL) e de baixa densidade ( LDL) e o sistema na célula gordurosa ou musculares, para serem lipoproteico da lipoproteína de alta densidade reesterificados com glicerol e armazenados como (HDL). triglicerídeos intracelulares. 343
As partículas de LDL são captadas pelas mesmas vias das partículas remanescentes, a LDL é uma pequena lipoproteína gerada a partir dos remanescentes pelo triglicerídeo a lípase hepáticos, os LDL são ricos em colesterol e contêm somente uma apolipoproteína: a apoB100. Elas são as principais carreadoras de colesterol no plasma. O colesterol é removido das células para o HDL por moléculas transportadoras especificas. A função das partículas de HDL é transportar o colesterol na direção, reversa; dos tecidos periféricos para o fígado. As HDL são sintetizadas no intestino delgado e fígado.
Lipídios hepáticos As principais funções do fígado no metabolismo dos lipídios são degradar os ácidos graxos em pequenos compostos que pode ser usado como fonte de energia, sintetizar triglicerídeos, principalmente a partir de carboidratos, mas, em menor extensão também de proteínas e sintetizar outros lipídios a partir dos ácidos graxos, especialmente colesterol e fosfolipídios. Grandes quantidades de triglicerídeos aparecem no fígado durante os estágios iniciais de inanição no diabetes melitos, e em qualquer outra condição em que as gorduras, em vez dos carboidratos, estão sendo usados como fonte de energia. Nestas condições, grandes quantidades de triglicerídeos são imobilizadas a partir do tecido adiposo, transportadas como ácidos graxos livres no sangue e redepositadas como triglicerídeos no f ígado, onde iniciam os estágios iniciais de grande parte da degradação das gorduras. Assim, sob condições fisiológicas normais, a quantidade total de triglicerídeos no fígado é determinada em grande parte pela taxa global com que os lipídios estão sendo usados no fornecimento de energia. As células hepáticas, além de conterem triglicerídeos, contem grandes quantidades de fosfolipídios e colesterol, que estão sendo continuamente sintetizados pelo fígado.
Fosfolipídios e colesterol Fosfolipídios Os principais tipos de fosfolipídios no corpo são as lecitinas, cefalinas e esfingomielina, os fosfolipídios sempre contêm uma ou mais moléculas de ácidos graxos e um radical de ácido fosfórico, e geralmente contem uma base nitrogenada, apesar das estruturas químicas dos fosfolipídios serem relativamente variáveis, suas propriedades físicas são similares porque são todas lipossolúveis, transportada por lipoproteínas, e usadas em todo o corpo, para varias finalidades estruturais, tal como nas membranas celulares e nas membranas intracelulares. Colesterol Está presente na dieta de todas as pessoas, e pode ser absorvido lentamente a partir do trato gastrointestinal pela linfa intestinal. É altamente lipossolúvel, mas só ligeiramente hidrossolúvel. É capaz de formar ésteres em associação a ácidos graxos. De fato, cerca de 70% do colesterol nas lipoproteínas plasmáticas se encontra na forma de ésteres de colesterol. Armação de colesterol: Além do colesterol absorvido todos os dias a partir do TGI, que é chamado de colesterol exógeno, uma quantidade ainda maior é formada nas células do corpo, o chamado colesterol endógeno. Todo o colesterol endógeno que circula nas lipoproteínas do plasma é formado pelo fígado, mas todas as outras células do corpo formam pelo menos algum colesterol, que é consistente com o fato de quitas das estruturas membranosos de todas as células são parcialmente compostas por estas substâncias.
Síntese de triglicerídeos a partir dos carboidratos Sempre que uma quantidade de carboidrato ingerido é maior do que pode ser usada imediatamente como fonte de energia ou do que pode ser armazenada sob a forma de glicogênio, o excesso é imediatamente transformado em triglicerídeos e armazenado na forma de tecido adiposo. Nos seres humanos, a maior parte da síntese de triglicerídeos, ocorre no fígado, mas quantidades pequenas também são sintetizadas pelo próprio tecido adiposo. Os triglicerídeos formados no fígado são transportados pelas lipoproteínas de muito baixa densidade para o tecido adiposo, onde são armazenados.
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Proteínas Cerca de ¾ dos sólidos corporais são proteínas. Nelas incluímos proteínas estruturais, enzimas, nucleoproteínas, proteínas transportadoras de oxigênio, proteínas do músculo que provocam a contração muscular, e muitos outros tipos que desempenham funções intra e extracelulares específicas por todo o corpo. Aminoácidos São os principais constituintes das proteínas, 20 dos quais estão presentes nas proteínas corporais. Cada aminoácido Possui duas características comuns: apresenta um grupo ácido ( -COOH) e um átomo de nitrogênio ligado à molécula, representado pelo grupo amino ( -NH2). Aminoácidos do sangue: a concentração normal de aminoácidos no sangue está entre 35 e 65mg/dl essa é uma média de cerca de 2mg/dl para cada 20 aminoácidos. Uma vez que os aminoácidos são ácidos fortes, eles existem no sangue no estado ionizado, resultante da remoção de um átomo de hidrogênio do radical NH 2. Absorção no TGI e destino após: os produtos da digestão e absorção proteica no TGI são quase inteiramente aminoácidos, só raramente polipeptídios ou moléculas proteicas inteiras são absorvidos do TGI para o sangue. Após uma refeição, a concentração de aminoácidos no sangue do individuo se eleva, mas o aumento em geral é de somente poucos miligramas por decilitro, por duas razões: primeiro a digestão, e a absorção proteica normalmente se estendem ao logo de duas a três horas, o que permite que apenas pequenas quantidades de aminoácidos sejam absorvidos de cada vez. Em segundo lugar, depois de sua entrada no sangue, o excesso de aminoácidos é absorvido dentro de 5 a 10 minutos pelas células em todo o organismo, especialmente pelo fígado. Grandes quantidades de aminoácidos quase nunca se acumulam no sangue e nos líquidos teciduais. Todavia, a taxa de renovação dos aminoácidos é tão rápida que muitos gramas de proteínas podem ser carreados de uma parte do corpo a outra, sob a forma de aminoácidos, a cada hora. Transporte ativo para dentro das células: as moléculas de todos os aminoácidos são grandes demais para se difundirem através dos poros das membranas celulares. Quantidades significativas de aminoácidos só podem se mover, tanto para dentro como para fora da membrana, por meio de transporte facilitado ou de transporte ativo, usando mecanismos transportadores. Limiar renal: nos rins, os diferentes aminoácidos podem ser ativamente reabsorvidos através do epitélio, o túbulo proximal, que os remove do filtrado glomerular, devolvendo-os ao sangue, se eles forem filtrados para os túbulos renais através das membranas glomerulares, existe um limite superior para a taxa com que cada tipo de aminoácido pode 345
ser transportado por isso, quando a concentração de um tipo particular de aminoácido se torna muito alta no plasma e no filtrado glomerular, o excesso que não pode ser ativamente reabsorvido é perdido pela urina. Armazenamento de aminoácidos e proteínas: após a sua entrada nas células, os aminoácidos se combinam uns com os outros através de ligações peptídicas, sob a direção do RNA mensageiro celulares é do sistema ribossomal, para formar as proteínas celulares. Portanto, a concentração de aminoácidos livres no interior celular permanece baixa. O armazenamento de grandes quantidades de aminoácidos livres não ocorre nas células, em vez disso, eles são estocados sob a forma de proteínas verdadeiras, muitas dessas proteínas podem ser rapidamente decompostas novamente em aminoácidos sob a influencia das enzimas digestivas lisossomais intracelulares, esses aminoácidos podem, ser transportados de volta para fora da célula, no sangue. Alguns tecidos corporais participam no armazenamento dos aminoácidos em maior grau do que outros. ex.: o fígado, que é um órgão volumoso e que possui sistemas especiais de processamento de aminoácidos, pode estocar grandes quantidades de proteínas rapidamente intercambiáveis, isso é igualmente verdadeiro, para os rins e a mucosa intestinal.
Papeis funcionais das proteínas plasmáticas As três principais proteínas presentes no plasma são albumina, globulina e fibrinogênio. A principal função da albumina é produzir pressão coloidosmótica no plasma, o que impede a perda do plasma pelos capilares. As globulinas realizam varias funções enzimáticas no plasma, mas igualmente importante, são elas responsáveis pela imunidade orgânica, natural e adquirida. O fibrinogênio polimeriza-se em longos filamentos de fibrina. Durante a coagulação sanguínea, assim formando coágulos sanguíneos que ajudam a reparar o sangramento no sistema circulatório. Aminoácidos essenciais e não essenciais; 120 dos aminoácidos normalmente presentes nas proteínas animais podem ser sintetizados pelas células, ao passo que os outros 10 ou não podem ser sintetizados, ou não sintetizados em quantidades excessivamente pequenas para suprir todas as necessidades corporais. A síntese dos aminoácidos não-essênciais depende da formação dos α-cetoácidos adequados, que são os precursores dos respectivos aminoácidos. Ex.: o ácido pirúvico, que é formado em grandes quantidades durante a quebra glicolítica da glicose, é o cetoácido precursor do aminoácido alanina, então, por um processo de precursos do aminoácido alanina.
Então, por um processo de transcrição, um radical amino é transferido para o ácido α-ceto, e o oxigênio ceto é transferido para o doador do radical amino. Regulação hormonal do metabolismo proteico: o hormônio do crescimento aumenta a síntese das proteínas celulares. O hormônio do crescimento provoca aumento das proteínas teciduais. A insulina é necessária para a síntese proteica. A completa falta de insulina reduz a síntese proteica à quase zero. Os glicocorticoides aumenta a degradação da maior parte das proteínas teciduais. Os glicocorticoides secretados pelo córtex adrenal reduzem a quantidade de proteínas na maior parte dos tecidos, enquanto aumentam a concentração dos aminoácidos no plasma, assim como aumentam tanto as proteínas hepáticas quanto plasmáticas, parece que os glicocorticoides agem aumentando, a taxa de degradação das proteínas extra-hepática, gerando, assim, quantidades aumentadas de aminoácidos disponíveis nos fluídos corporais. Isso, supostamente permite ao fígado sintetizar maiores quantidades de proteínas celulares hepáticas e plasmáticas.
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FISIOLOGIA RENAL Afunção mais importante dos rins é a regulação homeostática da H 2O e o conteúdo iônico do sangue. Os rins mantêm a concentração normal de íons e H2O no sangue pelo equilíbrio da ingestão dessas substâncias com a sua excreção na urina, obedecendo ao principio do balanço de massa. Os rins têm as funções de: Regular o volume doLEC e da pressão sanguínea; Regulação da osmolaridade; Manutenção do equilíbrio iônico; Regulação homeostática do pH; Excreção de resíduos; Produção de hormônios. O sangue entra no rim pela artéria renal antes de seguir para as artérias menores e depois para as arteríolas no córtex. Neste ponto, o arranjo do vaso sanguíneo torna-se um sistema porta, um dos três que existem no corpo. O sangue flui a partir da arteríola aferente para uma rede de capilares chamada de glomérulo. O sangue deixa o glomérulo e flui para uma arteríola eferente, depois para um segundo conjunto de capilares, os capilares peritubulares que circundam o túbulo. Os capilares renais juntam se para formar vênulas e pequenas veias, conduzindo o sangue para fora do rim pela veia renal.
Figura 55: ( 1 ) artérias renais levam s angue ang ue para os néfrons o córtex. ( a ) artéri a renal; ( b ( b ) vei a renal. ( 2 ) arterí olas aferentes e os g lomérulos s ituam-se ituam-s e no cór tex. ( a ) veia arqueada; arqueada; ( b ) artéria arqueada; ( c c ) arteríola aferente; ( d d ) g lomérulo; ( e ) néfron n éfron cortical. cor tical. ( 3 ) os capilares do g lomérulo formam uma mas s a s emelhante emelhante a uma bola, ( a ) g lomérulo; ( b ) túbulo do néfron cortado. c ortado.
RINS Filtrar, reabsorver e secretar são os três processos básicos que acontecem nos néfrons. A filtração é o movimento do líquido do sangue para o lúmen do néfron, que acontece apenas no corpúsculo renal. Uma vez que o líquido filtrado, passa para dentro do lúmen, ele torna-se parte do meio externo do corpo. Após o filtrado deixar a cápsula de Bowman, o mesmo é modificado por reabsorção e secreção. A reabsorção é um processo de transporte de substância presentes no filtrado, do lúmen do túbulo de volta para o sangue via capilares peritubulares. A secreção remove moléculas especificas do sangue e as adiciona ao filtrado no lúmen do túbulo. Néfrons Os 180L de líquidos filtrados para dentro da cápsula de Bowman são quase idênticos ao plasma e quase isosmótico. À medida que esse filtrado flui pelo túbulo proximal, proximal, cerca de de 70% do seu volume volume são reabsorvidos. A reabsorção ocorre quando as células do túbulo proximal transportam solutos para fora do lúmen, e a água segue por osmose. O filtrado que deixa o túbulo proximal tem a mesma osmolaridade que o filtrado que entrou. Após deixar o túbulo proximal, o filtrado passa para a alça de Henle, principal local de produção de urina diluída. À medida que o filtrado passa pela alça de Henle, proporcionalmente é reabsorvida mais soluto que água, e o filtrado tornasehiposmótico com relação ao plasma. Quando o filtrado sai da alça, agora 90% do volume originalmente filtrado para dentro da cápsula de Bowman foram reabsorvidas para oscapilares. oscapilares. Da alça de Henle, o filtrado passa para o túbulo distal e para o ducto coletor. Nestes dois segmentos, ocorre uma regulação do balanço de sal e de água sob controle de vários hormônios. No final do ducto coletor, o filtrado tem um volume de 1,5L/dia e uma osmolaridade que pode variar de 50 a 1.200.
A função do sistema porta renal é primeiro filtrar o líquido para fora do sangue e para dentro do lúmen do néfron por capilares glomerulares e depois reabsorver líquidos do túbulo de volta para o sangue nos capilares peritubulares. peritubulares.
Fig ura 56: 56: ( a ) veia cava inferi or; ( b ) ri m direito; direi to; ( c c ) ureter; ( d d ) aorta; ( e ) peri tônio (cortado); (c ortado); ( f ) bexi g a urinári a; ( g ) g ) reto; ( h ( h ) veia renal; ( )i i artéria renal; ( j ) ri m esquerdo; es querdo; ( ) l) g lândula s uprarr enal; ( m ) diafragma.
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Fig ura 57: 57: ( a ) cáps ula de B owman; ( b ) túbulo contorc ido pr oxi mal; mal; ( c c ) i nici ni cio o do r amo descendente da alça; alça; ( d d ) r amo descendente; (e) túbulo intermediário (alça de Henle); ( f ) r amo as as cendente, fi nal do ramo ascendente da alça; ( g g ) ) túbulo contorci contor cido do dis tal; tal; ( h ) ducto coletor; coletor; ( )i i para a bexi g a uri nária.
Filtração É o primeiro passo para a formação da urina. Este processo gera um filtrado com composição igual ao do plasma menos a maioria das proteínas plasmáticas. As células do sangue permanecem no capilar de modo que o filtrado é composto apenas de água e soluto soluto dissolvidos. dissolvidos. A filtração ocorre ocorre no corpúsculo renal, formado por capilares circundados pela cápsula de Bowman. As substâncias que Figura 59: ( a ) o filtrado f iltrado é s imilar imi lar ao lí quido qui do i nters tici al; ( b ) lúmen deixam o plasma precisam passar através de três do tubulo. ( 1 ) Na+ é reabsorvido por transporte ativo; ( 2 ) o barreiras de filtração antes de entrar no lúmen do g radiente eletroquí eletroquí mico impuls iona ion a a reabs orção orç ão do ânio; ( 3 ) a água move-se por osmose, seguindo a reabsorção do soluto; ( 4 ( 4 ) a túbulo: o endotélio do capilar glomerular; uma conc entração de outros s olutos aumenta à medida que volume do lâmina basal e o epitélio da cápsula de Bowman. líquido no lúmen diminui, solutos permeáveis são reabsorvidos dif us ão. ( c c ) epitélio tubular; tubular; ( d ( d ) líqui do extracelular. A primeira barreira é o endotélio capilar. Os por difus capilares são capilares fenestrados com poros que permitam que a maioria dos componentes do O transporte ativo de 11Na é a principal força que plasma sejamfiltrada através do endotélio, os poros impulsiona a maior parte da reabsorção. No túbulo são pequenos o bastante para impedir que as proximal, o transportador de antiporte Na + -H+ desempenham o papel principal na reabsorção de células do sangue deixem o capilar. A segunda barreira de filtração é uma camada Na+. acelular da matriz extra-celular chamada Reabsorção ativa ou passiva lâminabasal que separa o endotélio capilar de A reabsorção de H2O e soluto do lúmen do túbulo revestimento epitelial da cápsula de Bowman; a lâmina basal atua como uma peneira grossa, para o líquido extracelular depende de transporte excluindo a maioria das proteínas plasmáticas do ativo. As células tubulares precisam usar o transporte ativo para criar um gradiente de líquido que é filtrado através dela. A terceira barreira de filtração é o epitélio da concentração, porque o filtrado que flui da capsula cápsula de Bowman. A porção do epitélio que de Bowman para o túbuloproximal tem a mesma circunda cada capilar glomerular consiste em concentração de solutos do líquido extracelular. O transporte ativo de Na + do lúmen do túbulo para o células especializadas chamadas podócitos. líquido extracelular cria um gradiente elétrico transepitelial, no qual o lúmen é mais negativo que o LEC. Os ânions então seguem o Na +, para fora do lúmen. O movimento resultante de Na + e de ânions do lúmen para o líquido extracelular dilui o líquido luminal e aumenta a concentração do LEC, de modo que a água sai do túbulo por osmose.
Figura 58: ( 1 ) volume de plasma que entra na arteríola aferente =100%; ( a ) arteríola aferente; ( b ) arteríola eferente. ( 2 ) 20% do volume é filtrado;( c c ) cápsula cáps ula de Bowman; B owman; ( d d ) g lomérulo. ( 3 ) mais de 19% do líquido é reabsorvido;( f ) res tante tante do néfron. ( 4 ) mais de 99% foipara o plasma que entram nos rins retornam à circulação s is têmica; ( 5 ) menos de 1% do volume é excretado exc retado para o meio externo.
Reabsorção 99% do líquido que entram nos túbulos precisam ser reabsorvidos para o sangue à medida que o filtrado percorre os néfrons. A maior parte desta reabsorção acontece no túbulo proximal. A reabsorção regulada no néfron distal permite aos rins devolver íons e águas ao plasma seletivamente, quando necessário manter a homeostase. A reabsorção de água e soluto do lúmen do túbulo para o líquido extracelular depende de transporte ativo. O filtrado que flui da cápsula de Bowman para o túbulo tem a mesma concentração do soluto para fora do lúmen, às células tubulares precisam usar transporte ativo para criar o gradiente de concentração ou eletroquímico. eletroquímico.
Fig ura 60: 60: ( 1 ) o Na+ entra na célula pelas proteínas de membrana, movendo-se a favor do seu gradiente eletroquímico; ( 2 ) o Na+ é bombeado para fora na superfície basolateral da célula pela Na + , K + ATP A TP ase.
Figura 61: reabsorção de sódio no túbulo proximal. ( 1 ( 1 ) o Na+ s e move a favor do seu gradiente eletroquímico usando a proteína S G LT que puxa pux a a g licos lico s e para dentro da célula contra contr a s eu g radiente de c oncentração; ( 2 ) a g licos e s e di funde para for a na s uperfí cie ci e basolateral basolateral da célula us ando a proteína proteín a Glut; ( 3 ) o Na + e + + bombeado para fora pela Na , K e ATPase.
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A contração da bexiga ocorre em uma onda que Secreção É a transferência de moléculas do LEC para o empurra a urina para baixo em direção à uretra. A lúmen do néfron. A secreção, como a reabsorção, pressão exercida pela urina força o esfíncter interno depende de sistemas de transportes de membrana. da uretra a abrir enquanto o esfíncter externo Muitos compostos orgânicos são secretados. Esses relaxa. A urina passa para a uretra e para fora do compostos incluem metabólitos produzidos no corpo, ajudada pela gravidade. corpo e substâncias trazidas para dentro do corpo. Se uma substância filtrada não é reabsorvida, ela é excretada com muita eficácia.A secreção é um processo ativo porque requer transporte de substratos contra seus gradientes de concentração.
Excreção Quando o líquido chega ao final do néfron, ele tem pouca semelhança com o filtrado que iniciou na cápsula de Bowman. Glicose, aminoácidos e metabólitos úteis são reabsorvidos para dentro do sangue, e os resíduos orgânicos estão mais concentrados.
Figura 62: filtração, absorção e secreção. ( a ( a ) arterí ola eferente; ( b ( b ) g lomérulo; ( c c ) arteríola eferente; ( d d ) capilares peri tubulares; ( e ) cápsula de Bowman; ( f ) túbulo prox imal; g g ) ( ) alça de Henle; ( h ) túbulo distal; ( )i i duc to coletos; ( j ) para a bexi g a e meio externo; ( ) l) para a veia renal.
Micção Deixando os ductos coletores, o filtrado não muda mais sua composição. O filtrado agora é chamado de urina, que flui para a pelve renal e então desce pelos ureteres em direção a bexiga, com ajuda de contrações rítmicas da músculatura lisa. Na bexiga, a urina é armazenada até ser liberado num processo chamado urinar . O colo da bexiga é continuo com a uretra é uma continuação da parede bexiga e é constituído de músculo liso seu tônus normal o mantêm contraído. O esfíncter externo da uretra é um anel de músculo esquelético controlado por neurônios motores somáticos. A micção é um reflexo espinal simples que está sujeito aos controles inconsciente pelos centros superiores do encéfalo. À medida que a bexiga se enche com urina e as suas paredes se expandem, receptores de estiramento enviam sinais via neurônios sensoriais para a medula espinal. Lá a informação é integrada e transferida a dois conjuntos de neurônios. neurônios. O estimulo de uma bexiga cheia estimula neurônios parassimpáticos que inervam o músculo liso da parede da bexiga urinária. O músculo liso contrai aumentando a pressão no conteúdo da bexiga urinária, os neurônios motores somáticos que inervam o esfíncter externo da uretra são inibidos. 349
Figura 63: ( A ) A ) bexig bexi g a uri nária em repous o. ( a ) esfínc es fínc ter externo, permanece contraído; ( b ) es fíncter fín cter interno i nterno (mús culo lis o) contraído con traído pass ivame iv amente; nte; ( c c ) estado es tado relaxado (enchimento); (enchi mento); ( d ( d ) bexi g a uri nária nári a (músculo liso); ( e ) neurônio neurôn io motor dis parado; ( f ) s inais de estruturas superiores do SNC. ( B ) micção.( mic ção.( 1 ) receptores receptor es de estiramento disparam; ( a ) neurônio neurôn io parass impáticos dis param neurônios motores para de disparar. ( 3 ) o músculo mús culo lis o contrai o esfíncter interno puxado passivamente abre o esfíncter externo relaxa. ( c c ) r eceptores de es tirament tir amento; o; ( d d ) neurôni n eurôni os s ens oriais ori ais;; ( e ) neurônios parassimpáticos; ( f ) neurônios neurô nios motores ; ( g g ) ) descarg des carg a tônica inibida; ( )i i s inais in ais de estrutur es truturas as s uperi ores do S NC podem facili tar ou ini bir o reflexo. reflexo .
Creatina A creatinina é um produto derivado da creatina e da fosfocreatina presente no músculo esquelético. A creatina creatina é sintetizada nos rins, rins, fígado e pâncreas, sendo em seguida transportados para os outros órgãos, especialmente, o músculo onde é fosforilada a fosfocreatina. A interconversão entre a fosfocreatina e a creatina é particularmente importante no fornecimento de energia para o processo da contração muscular. A excreção diária pode ser de 10 a 30% maior em casos de ingestão de carne, que contém creatina e creatinina. Em condições normais, a creatinina é excreta quase que exclusivamente pelo rim, sendo 85% por filtração glomerular e o resto por secreção tubular. t ubular.
FISIOLOGIA TEGUMENTAR A pele tem várias funções como proteção, barreira impermeável, regulação da temperatura corpórea, defesa contramicrorganismo, excreção de sais, sínteses de vitamina D,serve como um órgão sensorial. A pele é constituída por uma porção epitelial ( epiderme), uma porção conjuntiva (derme). Abaixo e continuamente com a derme encontra-se a hipoderme. EPIDERME Melanócitos Produzem a melanina. A coloração da pele é resultante de vários fatores, o mais importante é o seu conteúdo de melanina e caroteno, a melanina é um pigmento de cor marrom-escura, produzida pelos melanócitos, que se encontram na junção entre os queratinócitos da camada basal da epiderme. O escurecimento da pele por exposição do sol ocorre devido ao escurecimento da melanina pré-existente e à aceleração da transferência de melanina para os queratinócitos, depois a melanina tem sua síntese aumentada. Células de Merkel Existem em grande quantidade na pele espessa da palma das mãos e plantas dos pés, especialmente nas pontas dos dedos. As células de Merkel são mecanorreceptores (sensibilidade táctil). Células de Langerhans Localizam-se em toda a epiderme entre os queratinócitos, porem são mais frequentes na camada espinhosa, elas são capazes de captar antígenos, processá-los e apresentá-los aos linfócitos, participando da estimulação dessas células.
DERME É onde se apoia a epiderme à pele ao tecido celular subcutâneo ou hipoderme apresenta espessura variável de acordo com a região observada. A derme é constituída por duas camadas: 1. Camadapapilar : É delgada, constituída por TCF que forma as papilas dérmicas, nesta camada existem fibrilas especiais de colágenos. Essas fibrilas contribuem para prender a derme à epiderme. 2. Camada reticular : Mais espessa constituída por TCD, contém muitas fibras do sistema elástico, responsável pela elasticidade da pele. Além de vasos sanguíneos e linfáticos, e dos nervos, também são encontrados na derme as seguintes estruturas, derivadas da epiderme folículos pilosos, glândulas sebáceas e sudoríparas. Suprimento sanguíneo e linfático O suprimento vascular cutâneo tem a função de termorregulação e nutrição da pele e dos anexos cutâneos. A organização dos vasos permite a modificação rápida do fluxo sanguíneo de acordo com a necessidade de perda ou conservação de calor. Receptores sensoriais Uma das funções mais importante da pele é receber estímulos do meio ambiente. A pele é o receptor sensorial mais extenso do organismo.três categorias de receptores sensoriais estão presentes na pele e em outros órgãos: Exteroceptores:Fornecem informações sobre o ambiente externo; Proprioceptores: Estão localizados nos músculos, tendões, e capsulas articulares, e fornecem informações sobre a posição e movimento do corpo; Fornecem informações Interoceptores: sensoriais dos órgãos internos do corpo. Outra classificação dos receptores sensoriais é baseada no tipo de estimulo que o receptor responde: Mecanorreceptor : Respondem a deformação mecânica do tecido ou do próprio receptor. Osmecanorreceptores incluem os Exteroceptores e os proprioceptores; Termoceptores: Respondem ao calor e ao frio; Nociceptores: Respondem ao estimulo da dor. A pele e o tecido subcutâneo contêm receptores que respondem ao estímulo como o toque, a pressão, calor, frio e dor.
Figura 64: Pele. ( 1 ) camada da pele. ( a ) artéria; ( b ) veia; ( c ) N. sens ori al; ( d ) g lândulas apócri nas; ( e ) hipoderme; ( f ) derme; ( g ) epiderme; ( h ) receptores sensori ais ; ( )i g lândulas sudorí feras ; j ( ) folículos pilos os; ( l) g lândulas sebáceas; ( m ) mús culo eretor do pêlo. ( 2 ) epiderme. ( a ) matriz fos folipi dica atua como o pri ncipal agente permeabilizador da pele; ( b ) queratinócitos da s uperfí cie produzem fibr as de queratina; ( c ) desmoss omas; ( d ) células epidérmicas; ( e ) lâmina basal. ( 3 ) conexões entre epiderme e derme. ( a ) hemides moss omas ; ( b ) lâmina basal.
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Figura 65: Receptores sensoriais da pele. ( 1 ) corpús culos de Meis s er: pres entes nas papilas dérmicas, receptor portátil, pres entes nos dedos, mãos, pés, testa, lábios e lí ng ua. ( a ) fibr a nervosa amielínica; ( b ) fibr a colágena; ( c ) células epiteliais discoides táteis, ( d ) cáps ulas de TC; ( e ) fibr a nervos a mielínica. 2 ) células de Merk el: células deri vas da cris ta neural, localizada ( na camada basal da epiderme receptor tátil (alta resolução); ( a ) neurotransmissor; ( b ) dis co de Merkel (terminação ner vos a); ( 3 ) terminações nervosas livre, não possuem mielina ou células de Schwann respondem à dor e à temperatura; ( 4 ) órg ão terminal de Ruffini respondem ao estiramento corpúsculo de Paccini, sens ível a pres s ão. ( a ) fibra colágena; ( b ) órg ão terminal de Ruffini; ( c ) corpús culos de Paccini. ( 5 ) terminação nervos a peritricial, fibr as nervos as enroladas, na base do folículo; estimulados pelo movimento do pêlo; ( a ) g lândula s ebácea; ( b ) folículo pilos o.
Pêlos São estruturas delgadas queratinizadas, que se desenvolvem a parti de uma invaginação da epiderme, sua cor, tamanho e disposição variam de acordo com a raça e a região do corpo. Estão presente em todo o corpo, com exceção de algumas regiões.Cada pelo se origina de uma invaginação da epiderme, o folículo piloso, que, no pêlo em crescimento, se apresenta como uma dilatação terminal, o bulbo piloso, no centro observa-se uma papila dérmica, cada folículo piloso é constituído por duas partes: Haste do pêlo; Bulbo piloso. A haste do pêlo é uma estrutura filamentosa queratinizada presente em quase todasuperfície corporal, exceto na pele das palmas das mãos e solo dos pés, nas regiões laterais dos dedos, nos mamilos e na glande do pênis e do clitóris, entre outros. O bulbo piloso é a porção final expandida do folículo piloso invaginado. Um eixo de TC vascularizado se projeta para dentro do bulbo. O folículo piloso está associado a glândulas sebáceas, com seu ducto excretor conectado ao lúmen do folículo piloso.
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Figura 66: Estrutura do folículo piloso. ( a ) Haste do pelo; ( b ) folículo pilos o; ( c ) epiderme. (d) derme; ( e ) bulbo pilos o; ( f ) hipoderme; ( g ) bainha de T C; ( h ) bainha externa da raiz; ( f ) córtex do pêlo; ( j ) cutíc ula do pêlo.
Cabelos Não são essenciais para a vida humana, porém, nolado psicológico é de vital importância para pessoa, tem como função proteger o couro cabeludo da luz solar, do frio e calor, aumento da sensibilidade táctil, e proteção das áreas orificiais e olhos. O pelo é responsável pelas características secundárias, como a barba, bigode, região púbica e axilar não apresentam uma função particular, mas, como estas áreas são as que expelem ferormônios, acredita-se que sua função seja a de atração sexual. Pelos e cabelos nos homens e mulheres tem uma grande importância estética e suas alterações acarretam problemas psicossociais e na qualidade de vida. As disfunções mais comuns nos cabelos são a alopecia, que é a diminuição de pêlos e cabelos e o hisurtismo, aumento exagerado de pêlos nas mulheres.Temos dois tipos de cabelos: 1. Ovellus: É um pelo fino e claro que substitui, após o nascimento, é o pêlo fetal. 2. Oterminal: É o mais espesso e pigmentado (são os pelos do couro cabeludo, face, pálpebras, tronco, axilar, púbis e extremidades). O processo de calvície está relacionado com o estimulo dos folículos em produzir vellus ao invés de pêlos terminais. Os tipos e formas de cabelos são controlados geneticamente e variam com as raças. O cabelo é formado por queratina, uma proteína formada pelo encadeamento de um número grande de aminoácidos, unidos por ligações peptídicas. Entre os 20 aminoácidos existentes na natureza, 18 estão presentes na queratina. Esses aminoácidos assumem as características físicas de longas fibras, sendo que a queratina é constituída de várias fibras, que estão dispostas em paralelo e enroladas entorno, uma das outras. Logo o cabelo é formado por cadeia de queratina dispostas em hélice, que está presa por ligações a base de enxofre.O fio capilar é formado por microfibrilas e macrofibrilas. As microfibrilas são formadas pelas
protofibrilas.Acaracterística da queratina é o alto teor de enxofre devido à presença de cistina, que possui dois grupos aminos e dois carboxílicos, permitindo que este aminoácido faça parte de duas cadeias proteicas que ficam unidas por ligações covalentes via ponte de dissulfeto. Essas ligações dão estabilidade química e física à queratina. Essas ligações muitas vezes são quebradas para se conseguir uma nova configuração do fio capilar, como no alisamento químico ou no permanente do cabelo.O cabelo é uma estrutura epiderme que consiste de raiz, dentro da derme, e uma haste que se projeta acima da superfície. É uma estrutura morta, composta de células queratinizada. Os quais são muito unidos crescendo em tubos que atravessa a epiderme, através do folículo capilar. Os folículos possuem seu maior diâmetro na região basal onde são dilatados, com formato de cebola, chamado bulbo. A haste do cabelo é formada por três partes: Cutícula; Córtex; Medula. A haste capilar é um longo cilindro altamente organizado composto de células queratinizadas que se encontram orientadas bioquimicamente estruturadas de modo a resistirem às forças degenerativas como fricção, flexão, puxão e radiação ultravioleta. Além de haste temos a raiz, que vai determinar a forma do fio, e que representa a parte viva do cabelo na parte inferior da raiz temos a papila, pequena depressão que recebe os vasos sanguíneos e as terminações nervosas. 1. Cutícula: Situa-se na parte mais externa do fio capilar e é formado por células anucleadas, que se encaixam umas nas outras, com a ressalva que sua borda livre está direcionada paraponto da haste, esta borda é regular e ondulada perto da raiz do cabelo, porem ela pode se tornar que o cabelo está exposto a cutícula é formada por 4 a 5 camadas destas células. É a camada protetora do cabelo. O número de camada vai diminuindo à medida que se aproxima da ponta do fio. 2. Córtex: Ocupa a maior parte da área do cabelo e é formado por células epiteliais fusiformes, ricas em melanina, pigmento que é responsável pela cor que os cabelos apresentam. 3. Medula: Situa-se na parte central e é constituído por células anucleadas. 4. Raiz: Compreende na parte inferior uma zona de divisão celular ativa chamada matriz do pêlo. Neste nível, cada célula se divide a cada 39 horas, dando origem a uma célula-filha que será empurrada para cima pelo nascimento de outras novas células e se queratinizará na parte superior da raiz.
Fig ura 67: estrutura do folículo piloso. ( a ) bainha de TC; ( b ) bainha externa da raiz; ( c ) bainha interna da r aiz; ( d ) córtex do pêlo; ( e ) Célula com grânulos de tricô-hialina; ( f ) bulbo pilos o; g ) ( papila dérmica do bulbo piloso.( 2 ) esquema das estrutura do folículo pilos o: ( a )has te do pêlo; ( b ) bainha externa da raiz; ( c ) bainha interna da raiz; ( d ) medula do pêlo; ( e ) matri z do pêlo; ( f ) folículo do pelo; ( g ) região do bulbo foli cular; ( h ) bainha de TC; ( )i folículo pilos o; j ( ) ducto da g lândula sebácea; ( d ) zona queratógena; ( m ) bulbo piloso; ( n ) papila dérmica com vasos s anguíneos .
Ciclo de crescimento do cabelo O nascimento do folículo piloso não é contínuo, ele passa por várias fases ao longo de seu ciclo vital que são os seguintes: 1. Fase anágena: É a fase de crescimento durante a qual o pêlo é produzido. Chamamos de metanágena o estágio da fase anágena na qual o pêlo tem sua maior atividade de crescimento. O tempo de duração desta fase no cabelo do couro cabeludo dura próximo de 3 a 7 anos. O cabelo nesta fase apresenta raiz escura e desprende-se do folículo quando puxado com força. 2. Fasecatagena: Após a anágena acabara atividade, o folículo inicia sua fase de inatividade, é fase de involução. Nesta fase a divisão celular cessa e o folículo retrai-se em direção a superfície. Este estágio dura média de 3 a 4 semanas 3. Fase telógena: Fase final do ciclo de vida do fio de cabelo. É caracterizada pelo desprendimento do fio do couro cabeludo e dura em média de 3 a 4 meses. Neste período os fios de cabelo estão em constante queda e após o seu desprendimento, ocorre o início da produção de um novo fio de cabelo. 352
Glândulas Glândulas sebáceas Situam-se na derme e os seus ductos desembocam nos folículos pilosos. Em certas regiões, os ductos abrem-se diretamente na superfície da pele, a pele das palmas das mãos e solas dos pés. Não possuem glândulas sebáceas. A secreção sebácea é uma mistura de lipídios que contém triglicerídeos, ácidos graxos livres, colesterol e ésteres de colesterol. A atividade dessas glândulas é muito influenciada pelos hormônios sexuais.
Figura 68: Glândulas sebáceas (secreção halocrina). ( 1 ) células basais reg eneram as células produtoras de s ebo perdidas dur ante o process o de secreção halócri nas. ( 2 ) as células s ecretoras de sebo acima das c élulas basais começam a armazenar a secreção oleosa da glândula, os núcleos das células secretoras de sebo tornam picnótico e degeneram, e as gotículas de sebo coalescentes são liberados no curto ducto. ( a ) lâmina basal; ( b ) células basais dividem-se por mitose e acumulam lipídios à medida que s e movem para a parte central do alvéolo.
Glândulas sudoríparas Temos dois tipos d glândulas sudoríparas: 1. Glândulas sudoríparas écrinas (ou merocrinas); 2. Glândulas sudoríparas apócrinas. A glândula sudoríparaécrinas tem a função de controlar a temperatura corporal. A porçãosecretora da glândula sudorípara écrina é um tubo enovelado composto de três tipos celulares: 1. Células claras: Separadas umas das outras por canalículos interlobulares, secretam a maior parte da água e dos eletrólitos do suor; 2. Células escuras: secretam glicoproteínas; 3. Células mioepiteliais: são encontradas entre a lâmina basal e as células claras. A porção excretora da glândula sudorípara écrina é revestida por uma camada de células cubicas que reabsorvem o NaCl e a água sobre a influência da aldosterona. A glândula sudorípara apócrina são enoveladas e ocorrem nas axilas, no púbis e na área circum-anal. Essas glândulas tem túbulos secretores maiores que as écrinas. As glândulas sudoríparas apócrinas tornam-se funcionais após a puberdade e são inervadas por fibras nervosas adrenérgicas. Temos dois tipos de glândulas sudoríparas apócrinas: 353
1. Glândulas ceruminosas: no meato auditivo externo que produzem o cerume, uma secreção lipídica pigmentada; 2. Glândulas de Moll: seu ducto excretar se abre na superfície livre da epiderme das pálpebras ou dos cílios.
Figura 69: Glândula sudorípara. ( a ) agua e eletrólitos; ( b ) g licoproteínas; ( c ) células escur as; ( d ) células clara; ( e ) lâmina basal; ( f ) célula mioepitelial; ( g ) canalículo intercelulares. ( 1 ) células escurecidas excretam glicoproteínas por exocitose (s ecreção merocrinas ); ( 2 ) células claras bas ais ; s ecretam ág ua e eletrólitos nos canalículos intercelulares que alcançam o lúmen do túbulo através dos espaços intercelulares entre as células escuras apicais; ( 3 ) células mioepiteliais são encontradas entre a lâmina basal e o domínio basal das células claras.
HIPODERME É formada por TC, une de modo pouco firme a derme aos órgãos subjacentes. é responsável pelo deslizamento da pele sobre as estruturas nas quais se apoia. Dependendo da região e do grau de nutrição do organismo, ela poderá ter uma camada variável de tecido adiposo (panículo adiposo). O panículo adiposo modela o corpo, é uma reserva energética e protege contra o frio.
endócrinas periféricas regulam a liberação de FISIOLOGIA ENDOCRINA O sistema endócrino é o responsável pela hormônios estimuladores e atuam nas funções dos homeostásia. Ele envolve a secreção de hormônios componentes individuais do sistema endocrino e suas ações subsequentes sobre os tecidos alvos. como um conjunto funcional. O hormônio é uma substância química classificada como peptídeo, esteroide ou amina, os hormônios Inibição por retroalimentação são secretados na circulação e levados até os A inibição pelo produto final controla a liberação de tecidos-alvos, onde produzem suas respostas hormônios do hipotálamo e da hipófise. Nessas vias fisiológicas. Células endócrinas são sintetizadas e há um ou mais fatores hipotalâmicos, seu tipo de secretam os hormônios, geralmente são célula-alvo da hipófise e a glândulas-alvo finais, é encontradas em glândulas endócrinas. As glândulas chamada de eixo endócrino. Há cinco eixos endócrinas são o hipotálamo, os lobos anterior e endócrinos, cada eixo regula a homeostasia posterior da hipófise, a tireoide, a paratireoide, o endócrina e, está sujeita a uma estreita regulação. córtex suprarrenal, a medula suprarrenal, as A conexão reguladora entre hormônios e seu alvo cria uma alça que altera a extensão da liberação gônadas, a placenta e o pâncreas. hormonal. Dependendo do hormônio e do órgãoalvo, elas são chamadas alças longas, curtas e Sistema hormonal Os hormônios pertencem a uma de três classes: ultracurtas. peptídeos e proteínas, esteroides (ou aminas). 1. Alça-longa: Envolve regulação por retroCada classe difere na sua via de biossíntese, os alimentação do hormônio sistêmico sobre o aminoácidos, os hormônios esteroides derivam do hipotálamo ou hipófise. colesterol, e os hormônios aminicos derivam da 2. Alça-curta: é um hormônios hipofisario que atua tirosina. sobre o hipotálamo para alterar a liberação de fatores hipotalâmicos. 3. Alça-ultracurta: hormônios HIPÓFISE Envolve A hipófise é controlada por hormônios liberados a hipotalâmicos ou hipofisários que regulam parti do hipotalamo, e o eixo hipotalâmicodiretamente as células que secretam o hipofisário, por sua vez, controla a atividade da hormônio. glândula supra renal. Os hormônios secretados pela hipófise controlam funções homeostáticas e metabólicas, desde a reprodução até o controle da fisiologia da tireóide. O controle hipotálamo de adeno-hipófise ocorre através da secreção hipotalâmica de hormônios no sistema vascular porta-hipotalâmica-hipofisário. Os neurônios no hipotálamo sintetizam hormônios, destinados a armazenamento na neuro-hipófise, nos corpos celulares dos núcleos supra-ópticos e para ventricular. Esses hormônios são transportados pelos axônios até a neuro-hipófise, onde são armazenados em terminações nervosas até que ocorra um estimulo de liberação. Fig ura 70: ( 1 ) Hipotalamo; ( 2 ) hipófi s e; ( 3 ) g lândula s upra-renal. A. Na retroalimentação de alça longa, o órgão-alvo produz um A hipofise é composta por três estruturas: hormônio, como o cortisol , que, além de s uas ações fis iológ icas 1. Adeno-hipófise; s obre os tecidos -alvo, ini be a liberação de hormôni o 2. Lobo-intermediário; adrenocorticotrópico (ACTH) pela adeno-hipófise e a liberação hipotalâmica do hormônio de liberação da corticotropina (CRH). 3. Neuro-hipófise.
Adeno hipófise Secreta varios hormonios importantes para função fisiológica normal. Nesse tecido, as células secretam hormônios que regulam diferentes órgãos endócrinos do corpo. A secreção da adeno-hipófise é regulada pela liberação de fatores pelo hipotalamo, que chegam a hipófise pela corrente sanguínea. Neurônios peptidérgicos no hipotalamo secretam vários hormônios liberados ou inibitorios nos capilares do plexo capilar primario. A maioria destes regulam a secreção do hormônio do lobo anterior, vias de retroalientação negativa entre os hormonios do hipotalamo, a adeno-hipófise e as glândulas
B . Na retroalimentação de alça curta, um hormônio pr oduzido pela adeno-hipófise, como o ACTH, inibe a liberação hipotalâmica de s eu própri o hormônio de liberação, o CR H. C . Na retroalimentação de alça ultracurta, o hormônio produzido pelo hipotálamo exerce uma auto-regulação negativa; por exemplo, o CRH inibe a liberação adicional de CR H.
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Eixo hipotalâmico-hipofisário-prolactina Os lactórtrofos da adeno-hipófise produzem e secretam prolactina. Sua atividade diminui em resposta à secreção hipotalâmica de DoA. O TRH pode aumentar a liberação de prolactina. Uma doença capaz de interromper o sistema porta hipotalâmico-hipofisário resulta em diminuição da secreção da maioria dos hormônios da adenohipófise, porém causa aumento da liberação de prolactina. A ação da prolactina envolve a regulação do desenvolvimento da glândula mamária e a biossíntese e secreção das proteínas do leite.
Eixo hipotalâmico-hipofisario-sistema reprodutor Os gonadotróficos secretam dois hormônios glicoproteicos; o LH e FSH eles são hormônios designados como gonadotropinas. Uma vez secretados, as gonadotropinas controlam a produção de hormônios pelas gônadas, promovendo à síntese de androgênios e de estrogênios. a seguir, os gonadótrofos são inibidos através de retroalimentação epla testosterona e pelo estrogênio.
Eixo hipotálamo-hipofisário-tireóide O hipotálamo secreta TRH, que estimula a produção e a secreção de TSH pelos tireótrofos. O TSH promove a biossintese e a secreção de hormônios tireoidianos pelas glândulas tireóides. O hormônio tireoidiano regula a homeostasia da energia corporal. Eixo hipotalâmico-hipofisario-supra-renal Os neurônios do núcleo paraventricular do hipotálamo sintetizam e secretam o hormônio de liberação da corticotrópica (CRH). Após ser transportado pelo sistema porta hipotalâmicohipofisario, o CRH liga-se à receptores de superfície celular. A ligação do CRH estimula a síntese e a liberação do hormônio adenocorticotrópico (ACTH) pelos corticotróficos.
Figura 71: ( 1 ) E ix o normal: No eixo hipotalâmico-hipofis ário s upra-renal normal, a secreção hipotalâmica do hormônio de liberação da CRH estimula a liberação do hormônio ACTH. Por s ua vez, o ACTH estimula a síntese e a s ecreção de cortis ol pelo córtex da supra-renal. A s eguir , o cortisol ini be a liberação adicional de CRH e de ACTH. ( 2 ) Tumor s upra-renal primário: Um tumor supra-renal primário produz cortisol de modo autônomo, independentemente da regulação pelo ACTH. A adminis tração de CR H não irá aumentar os ní veis de AC TH e de cortisol, visto que a produção excessiva de cortisol pelo tumor s upri me a res pons ividade da adeno-hipófi s e ao CR H. ( 3 ) Adenoma hi pofis ário: um tumor na adeno-hipófi s e s ecreta de modo autônomo níveis excessivos de ACTH, que estimulam a g lândula supr a-renal a produzi r nívei s aumentados de cor tis ol. Neste cas o, a adminis tração de CR H i rá estimular uma elevação aguda nos níveis de ACTH e de cortisol. ( 4 ) tumor s ecretor de ACT H ectópico: Um tumor s ecretor de AC TH ectópico também estimula a glândula supra-renal a produzir níveis aumentados de cortisol. Todavia, neste caso, a produção de ACTH pela hipófise é suprimida pelos níveis elevados de cortisol, e a adminis tração de CR H não irá aumentar os ní veis de AC TH e de cortisol.( a ) Cor tis ol; ( b ) Tumor; ( c ) ACTH.
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Fig ura 72: O hormônio de liberação das g onadotropinas (G nRH ) é secretado de modo pulsátil pelo hipotálamo, estimulando a secreção do hormônio luteinizante (LH) e do hormôni o folículoestimulante (FSH) pelas células gonadotrópicas da adenohipófise. O L H e o FS H estimulam os ovários ou os testículos a produzi r os hormônios s exuais estrog ênio ou testos terona, respectivamente, que inibem a liberação adicional de LH e de FSH.
ADENO-HIPOFISE O eixo hipotalâmico-hipofisário-hormônio do crescimento regula processos que promovem o crescimento. O hormônio do crescimento é expresso em altas concentrações durante a puberdade; nessa ocasião, a secreção de hormônio do crescimento é pulsátil, e os maiores pulsos são durante o sono. A incapacidade de secretar hormônio do crescimento durante a puberdade resulta em retardo do crescimento. Casos de retardo do crescimento dependente de hormônios do crescimento e são tratados com a reposição de hormônios do crescimento, designados como genéricos de somastatina. O excesso do hormônio do crescimento resulta em adenoma somatotrófico. Essa entidade apresenta duas formas de apresentação da doença, dependendo da ocorrência do excesso de hormônio do crescimento antes ou depois do fechamento das epífises dos ossos. Ocorre gigantismo quando o hormônio do crescimento é secretado em níveis altos antes do fechamento das epífises, visto que o aumento dos níveis de IGF-1 promove um crescimento longitudinal excessivo dos ossos. Após o fechamento das epífises, os níveis anormalmente altos de hormônios do crescimento provocam a acromegalia ocorre em acromegalia, conseqüência do fato que o IGF-1, tem a capacidade de promover o crescimento dos órgãos profundo e do tecido cartilaginoso. O tratamento padrão consiste na remoção cirúrgica do tumor. A opção clinica são análogos a somatostatina, agonista da dopamina e antagonistas dos receptores de GH. A somatostatina inibe a secreção de hormônio do crescimento, ele possui a meia-vida de apenas alguns minutos.
Figura 73: ( 1) Eixo normal; ( a ) G relina; ( b ) G HR H; ( c ) S omastos tatina.: No eixo hipotalâmico-hipofis ário –hormônio do crescimento normal, a secreção hipotalâmica de hormônio de liberação do hormônio do crescimento (GHRH) ou grelina estimula a liberação de hormônio do crescimento (GH), enquanto a somatostatina a inibe. A seguir, o hormônio do crescimento secretado estimula o fígado a sintetizar e a s ecretar o fator de c res cimento semelhante à insulina I (IG F-1), que promove o crescimento ósseo. O IGF-1 também inibe a liberação de GH da adeno-hipófise. (2) Insensibilida ao hormônio do crescimento: Na insensibilidade ao hormônio do crescimento, a adeno-hipófise secreta hormônio do cres cimento, porém o fíg ado não responde à es timulação pelo hormônio do crescimento. Em conseqüência, não ocorre s ecreção de IG F-1. A diminuição da ini bição da liberação de GH por retroalimentação res ulta em níveis plasmáticos mais elevados de GH;
(3) Deficiência secundária: Na deficiência secundária, do cresci mento. C omo os níveis de GH estão baixos , o fíg ado não é estimulado a produzir IGF-1. D. Na deficiência terciária, o hipotálamo não secreta GHRH. A ausência de GHRH resulta na ausência de estimulação da secreção de GH pela adenohipófise e, portanto, em diminuição da produção de IGF-1. (4) deficiênci a terci ária: Na deficiencia terci ária, o hi potalamo não secreta G HR H, o papel da g relina ness a afecção não é conhecida. a ausencia de GHRH resulta na ausencia da estimulação da secreção de GH pela adeno-hipófise e, em diminuiç ão da produção de IG F-1.
Somatotropina (GH) Um dos hormônios da adeno-hipofise, necessário durante a infância e a adolescencia para atingir a estatura normal do adulto, ele também exerce efeitos durante toda a vida pós-natal sobre o metabolismo dos lipideos e dos carboidratos, bem como sobre a massa corporal magra e a densidade óssea. seus efeitos de promoção do crescimento são mediados, pelo IGF-1 (Somaomedina C). individuos com deficiencia congênita ou adquirida de GH durante a infância ou adolescência não conseguem alcançar a altura de adulto e apresenta um aumento desproporcional de gordura corporal e diminuição da massa muscular. NEURO-HIPÓFISE Secreta apenas dois hormônios; o hormônio antidiurético (ADH) e a ocitocina. O ADH regula o volume e a osmolaridade do plasma, a ocitocina exerce efeitos fisiológicos sobre a contração uterina e a lactação. Hormônios antidiuréticos (ADH) É produzido por células magnucelulares do hipotálamo. O aumento da osmolaridade estimula a secreção de ADH das terminações neuro-hipófise. O ADH liga-se a dois tipos de receptores, V1 e V2. Os receptores V1 que se localizam nas arteríolas, medeiam a vasoconstrição ( vasopressina). Os receptores V2 dos néfrons, estimulam a reabsorção de água no ducto coletor. Essas duas ações combinam-se para manter o tônus vascular através de elevação da pressão arterial e aumento da reabsorção de água. Ocitocina Hormônio produzido pelas células paraventriculares do hipotálamo. Suas ações envolvem funções como contração muscular; dois desses efeitos consistem na liberação de leite durante a lactação e nas contrações uterinas.
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GLÂNDULA TIREÓIDE Exerce funções variadas na homeostasia metabólica. Seu tecido é constituído por células foliculares, que produz os hormônios como: a Tiroxina (T4), a Triiodotironina (T3) e a Triiodotironina reversa (rT3). Esses hormônios regulam o crescimento, o metabolismo e o gasto de energia. As doenças mais comuns dessa glândula envolvem o comprometimento do eixo hipotálamohipófise-tireóide. Repor o hormônio deficiente pode ser uma terapia eficiente para o hipotireoidismo. Os hormônios da tireóide exercem efeitos em todas as células por difusão passiva e por transporte ativo, mediado por carreadores. O TR são proteínas com domínio de ligação do DNA e da dimerização. O hormônio tireoidiano é importante na lactância para o crescimento e o desenvolvimento do SN. No adulto, o hormônio regula o metabolismo corporal e o consumo de energia. Muitos efeitos do hormônio tireoidiano incluem aumento da contratilidade e da freqüência cardíaca, excitabilidade, nervosismo e diaforese (sudorese). Os baixos níveis desse hormônio resultam em um estado hipometabólico mixedema, caracterizado por letargia, ressecamento da pele, voz grosseira e intolerância ao frio. As doenças da tireóide são classificadas pelas afecções que resultam em aumento ( hipertireoidismo) ou diminuição ( hipotireoidismo) da secreção de hormônio tireoidiano. A doença de Grave e a Tireoidite de Hashimoto são doenças comuns da tireóide. A doença de Graves provoca hipertireoidismo, a doença de Hashimoto causa hipotireoidismo.
Figura 74: ( 1 ) No eix o normal, o hormônio de liberação TR H estimula os tireótrofos da adeno-hipófise a liberar o hormônio TSH. O TSH estimula a síntese e a liberação de hormônio tireoidiano pela glândula tireóide. O hormônio da tireóide, i nibe a liberação adicional de TRH e de TSH pelo hipotálamo e pela adeno-hipófise: ( a ) TR H; ( b ) TS H; ( c ) Hormônio tireoidiano; ( d ) hormônio tireoidiano; ( e ) tecido alvo; ( f ) g lândula tir eoide. ( 2 ) Na doença de Graves, um auto-anticorpo estimulador ativa de modo autônomo o receptor de TSH na glândula tireóide, resultando em estimulação persistente da glândula tireóide, aumento dos níveis plasmáticos de hormônio tireoidiano e s upres s ão da liberação de TR H e deTS H: ( a ) TR H; ( b ) TS H; ( c ) Hormônio tireoidiano; ( d ) hor mônio tireoidiano; ( e ) tecido alvo; f ( ) auto-anticor po es timulador. ( 3 ) N a tireoidite de Hashimoto, um auto-anticorpo destrutivo ataca a glândula tireóide, causando insuficiência da tireóide e diminuição nasíntese e s ecreção de hormônio tireoidiano: ( a ) TR H; ( b ) TS H; ( c ) Hormônio tireoidiano; ( d ) hormôni o tireoidiano; ( e ) tecido alvo;( f ) auto-anticorpo des trutivo.
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PANCREAS ENDOCRINO Ele secreta dois hormônios peptídicos, a insulina e glucagon, cujas funções coordenadas regulam o metabolismo da glicose, dos ácidos graxos e dos aminoácidos. Insulina Sintetizada e secretada pelas células β. A insulina é um peptídeo com duas cadeias lineares, a cadeia A (21 aminoácidos) e a cadeia B (30 aminoácidos). Duas pontes dissulfetos ligam a cadeia A à cadeia B, e uma terceira ponte dissulfeto ocorre na cadeia A. a insulina é metabolizada no fígado e no rim por enzimas que rompem as pontes dissulfetos. são liberadas as cadeia A e B, agora inativas, que são excretada na urina. Regulação O aumento da concentração sanguínea da glicose estimula a rápida secreção de insulina. A glicose estimula a secreção de insulina pela célula β. Estímulos, produção e secreção de insulina seguem as seguintes etapas: Transporte de glicose para células β: a membrana da célula β contem GLUT2 (etapa 1); Metabolismo da glicose nas células β: dentro da célula a glicose é fosforilada a glicose-6-fosfato pela glicocinase (etapa 2), e esta é depois, oxidada (etapa 3); O ATP fecha os canais de K + sensíveis ao ATP: os canais de K+ na membrana são regulados por variações nos níveis de ATP quanto aumento os níveis de ATP dentro das células, os canais de K + fecham (etapa 4), o que despolariza a membrana (etapa 5); a despolarização abre os canais de Ca 2+ dependente de voltagem: esses canais são dependentes de voltagens. a despolarização provocado pelo ATP abre esses canais (etapa 6). o Ca2+ flui para a célula β a favor do seu gradiente eletroquímico e aumenta a concentração intracelular de Ca 2+ (etapa 7); O Ca2+ intracelular aumentado provoca secreções de insulinas: o aumento da concentração intracelular de Ca 2+ provoca exocitose dos grânulos secretores contendo insulina (etapa 8).
Figura 75: mecanismo de secreção da insulina pelas células β estimuladas pela glicose. (a) glicose; (b) GLUT 2; (c) glicose; (d) g licocinase; (e) g licos e-6-fos fato; (f) oxi dação; (g ) ATP ; (h) fecha; (i ) despolarização; (g) abre; (l) ↑ [Ca 2+ ]; (m) exocitose; (n) i ns ulina. os números c orres ponde as etapas citadas do texto.
Mecanismo de ação Sua ação sobre as células alvo começa quando o hormônio se liga ao seu receptor na membrana celular. A insulina é conhecido como o hormônio da saciedade. Quando a disponibilidade de nutrientes excede as demandas do organismo, a insulina assegura que os nutriente em excesso sejam armazenados como glicogênio no fígado, como lipídio no tecido adiposo e como proteína no músculo esses nutrientes estarão, disponíveis, durante os períodos subsquentes de jejum, mantendo a oferta de glicose para o cérebro, os músculos e outros órgãos. A insulina possui as seguintes ações no fígado, no músculo e no tecido adiposo: Diminuição da concentração sanguínea de glicose: a insulina provoca diminuição manifesta da concentração sanguínea de glicose e limita o aumento da glicose sanguínea que ocorre após a ingestão de carboidratos. Diminuição da concentração sanguínea de ácidos graxos e de cetoácidos: seu efeitos sobre os metabolismo de lipídios é o de inibir a mobilização e oxidação dos ácidos graxos, e aumentar o armazenamento deste. Como resultado, a insulina diminui os níveis circulante de ácidos graxos e de cetoácidos. No tecido adiposo, a insulina estimula a deposição de lipídios e inibe a lipólise.
Glucacon É sintetizado e secretado pelas células α das ilhotas de Langherans. É o hormônio da inanição, promovendo o uso dos combustíveis metabólicos armazenados. Regulação Suas ações coordenadas para aumentar e manter a concentração sanguínea de glicose os fatores que causam estimulação da secreção do glucagon 358
são os que informam as células α a respeito da diminuição da glicose sanguínea. O principal fator estimulador da secreção de glucagon é a concentração sanguínea de glicose diminuída. Coordenada com esse efeito estimulador da glicose sanguínea baixa, ocorre ação separada da insulina. Assim, a presença de insulina reduz o modula o efeito da concentração sanguínea baixa de glicose sanguínea é reduzido e pode levar à hipoglicemia grave.
Mecanismos de ação Em suas células alvos começa com o hormônio se ligando a um receptor da membrana celular, acoplado à adenililciclase por meio da proteína G. O segundo mensageiro é o AMPc, que ativa proteínas cinases, que, fosforilam varias enzimas, a seguir, as enzimas fosforiladas medeiam as ações do glucagon. As principais ações de glucagon são no fígado. O glucagon tem os seguintes efeitos sobre os níveis de sanguíneos, como se segue: Concentração sanguínea de glicose aumentada: o glucagon aumenta a concentração sanguínea de glicose pelas seguintes ações coordenadas: (1) o glucagon estimula a glicogenólise e, inibe a glicogenose; (2) o glucagon aumenta a glicogeneogenese por diminuir a atividade da fosfofrutocinase. Assim, o substrato é direcionado para a formação de glicose. Os aminoácidos são usados para a glicogênese, e os grupamentos amino resultantes são incorporadas na ureia. Concentração sanguínea de ácidos graxos e cetoácidos aumentado: o glucagon aumenta a lipólise e inibe a síntese dos ácidos graxos, o que, também, desvia os substratos para a gliconeogenese. PÂNCREAS Órgão com tecido exógeno e endócrino, a porção exócrina secreta bicarbonato e enzimas digestivas. As porções endócrinas são pequenas ilhas que secretam hormônios no sangue são porções chamadas de Ilhotas de Langherans, que possui vários tipos celulares, que secretam diferentes hormônios. As células-α liberam glucagon; as células-β liberam insulina; as células- liberam somatostatina e gastrina. Insulina Proteína com 51 aminoácidos, constituído por duas cadeias de peptídicos ligados por duas pontes dissulfeto. Seu nome vem do latim Insula que significa ilha referindo às ilhotas de Langherans. Ela é sintetizada nas células β do pâncreas na forma de pré-insulina, depois é processada em insulina. O aumento de glicose aumenta a relação ATP/ADP intracelular, que estimula a secreção de insulina. A glicose difunde-se para o interior da célula-β, pelo transportador GLUT2. Na presença elevada de níveis plasmáticos elevados de glicose, uma parte 359
da glicose sofre difusão na célula, onde é fosforilada a glicose-6-fosfato pela hexocinase, seguindo a via glicolítica. A relação ATP/ADP modula a atividade de um canal de K + sensível ao ATP que atravessa a membrana. A insulina liga-se a receptores presentes na superfície das células alvos. O receptor de insulina é uma glicoproteína constituída por quatro subunidades ligadas pordissulfeto e duas subunidades extracelulares e duas subunidades β. A insulina aumenta a atividade da glicocinase, dessa maneira, a fosforilação e o seqüestro da glicose nos hepatócitos.
Glucagon Polipeptídio de cadeia simples de 29 aminoácidos é um hormônio catabólico, secretados pelas células α do pâncreas, quando os níveis plasmáticos de glicose estão baixos, o glucagon mobiliza a glicose. Os estímulos para a secreção do glucagon induzem a atividade do sistema nervoso simpático, o estresse, o exercício e a presença de níveis plasmáticos elevados de aminoácidos. O glucagon também promove a lipólise no tecido adiposo. Somatotastina É um peptídeo de 14 aminoácidos são produzidos em vários locais. Ele exerce vários efeitos inibitórios. Diminui a secreção da insulina o glucagon, e inibe a motilidade do trato GI, inibe a secreção do hormônio tireoestimulante, do hormônio do crescimento e de diversos hormônios do GI. Peptídeo glucagon-símile-1 Hormônio produzido nas células enterendócrinas da parte distal do intestino delgado. Exerce vários efeitos fisiológicos em vários tecidos-alvo diferentes. No pâncreas, aumenta a secreção de insulina e suprime a do glucagon. No estômago, retarda o esvaziamento gástrico, diminuindo o apetite através de sua ação no hipotálamo.
FISIOLOGIA ERÉTIL A ereção peniana é uma resposta fisiológica que envolve a participação de mecanismos neurovasculares e endócrinos. Estímulos sensitivos locais das genitais condicionam a ereção reflexa; estímulos psicogênicos, percebidos ou gerados no cérebro, condicionam a ereção central. o nervo pélvico constitui a via para a ereção sendo o efeito contrário, a detumescência, exercida pelo sistema simpático, que chega ao penis através dos nervos hipogástrico, pélvico e dorsal. A ereção peniana ocorre quando as terminações nervosas e o endotélio liberam substâncias que relaxam o músculo liso que circunda os espaços lacunares dos corpos cavernosos, e esse fenômeno produz vaso dilatação das artérias aos espaços lacunares. O relaxamento do músculo liso trabecular dilata os espaços lacunares, que se enchem de sangue, o qual aumenta o volume do pênis. A expansão do espaço lacunar contra a túnica albugínea comprime os vasos subtunicais, ocasionando uma diminuição da drenagem venosa, criando-se um mecanismo veno-oclusivo que provoca a ereção. Esse mecanismo determina um aumento da resistência ao esvaziamento do fluido intracavernosos de ordem 100 vezes superior que no estado de flacidez. A detumescência peniana ocorre com a contração do músculo liso peniano, pelo aumento da atividade simpática, ocasionando uma diminuição do fluxo sanguíneo para os corpos cavernosos. A contração do músculo trabecular faz com que os espaços lacunares se colapsem, produzindo uma descompressão das vênulas de drenagens dos corpos cavernosos facilitando ao penis em ereção voltar ao estado de flacidez.
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HOMEOSTASIA MINERAL DOS OSSOS o calcio, fosforo e o magnésio, 3 principais elementos do corpo, tem varias funções, o íon calcio na fase cristalina, contribui para varios papeis estruturais do osso. numa solução supersaturado no sangue, ele contribui para excitabilidade da membrana celular, atividade das enzimas plasmáticas e acréscimo de todos os minerais na matriz extracelular do osso. no citoplasma, sua concentração baixa permitem, rápidas elevações em suas concentrações locais para para transmitir informação para as celulas, através de interações com proteínas de ligação com alta afinidade ao calcio, como a calmodulina ou a proteína guinase C. o fosforo é o principal anions intracelular, possuindo papeis centrais no citoplasma como tampão, carreador de energia e troca molecular. o o magnésio é o principal cátion divalente no citoplasma, funcionando como um co-fator em muitas reações químicas. sangue a concentração de calcio no sangue é muito regulada. o calcio no sanue é dividido entre frações ligadas a proteínas, complexadas e ionizadas. o calcio no sangue se liga a albumina e esta ligação diminui em pH mais ácido. a fração ionizada do calcio é o foco para o controle metabólico pela glandula paratireoide, e as meidas do calcio ionizado no sangue fornecem o indicador mais valido para as rupturas patológicas da homeoastase do calciosanuíneo. o fosfato e o magnésio no sangue são encontrados na forma não ligada, e a concentração de cada um cobre uma variação mais ampla em relação a sua média do que a encontrada para o calcio. somente 0,1% do calcio corporal, total se encontra no sangue e líquido extracelular. este reservatorio de calcio está num equilibrio de rápida alteração com grandes reservatórios de calcio sendo controlados por três órgãos: osso; intestino; rins. a taxa deste fluxo diário é suficiente grande, de modo que um distúrbio no fluxo de calcio para ou a partir de qualquer um desses órgãos pode resultar em concentrações anormalmente altas ou baixas do calcio plasmática. ÓRGÃO ossos função: os ossos servem de suporte, serr como involucro, para o tecidos do sistema hematopoético ou do SNC e servir como um reservatório para o calcio, fosfato e magnésio. intestino absorção de minerais: a maior parte da absorção do calcio acontece no intestino delgado. de todo o 361
