SEÇÃO I INTRODUÇÃO
C A P Í T U L O
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Conceitos Básicos de Fisiologia Hershel Raff e Michael Levitzky
OBJETIVOS
■ Compr Compreender eender as propriedad propriedades es básicas de uma célula eucariótica. ■ Explicar a organização básica dos órgãos internos do corpo. ■ Comparar e diferenciar a composição do líquido extracelular com a do líquido ■ ■ ■ ■
intracelular. Descrever os diferentes tipos de transporte de membrana. Compreender os conceitos básicos de pressão, fluxo, resistência e complacência. Explicar o balanço de massa. Definir retroalimentação negativa e positiva.
INTRODUÇÃO Fisiologia é a ciência que estuda o funcionamento dos organismos e tem por finalidade explicar como os sistemas de órgãos, as células e mesmo as moléculas interagem para manter a função normal. A marca da fisiologia é o conceito de homeostasia, que é a manutenção de um meio interno normal, frente às perturbações externas e internas, para que as funções das células e dos sistemas de órgãos do corpo sejam preservadas. Isso é realizado primariamente pelos sistemas de retroalimentação ( feedback), de tal forma que, quando um sistema é perturbado, uma diversidade de respostas locais, reflexos sistêmicos (reações rápidas e automáticas aos estímulos) e ajustes de longo prazo é ativada para levar o sistema de volta ao seu ponto de equilíbrio normal. A compreensão do funcionamento dos sistemas em condições normais permite avaliar quando e por que existe uma disfunção. Isso é conhecido como fisiopatologia – um distúrbio permanente no
funcionamento normal, causado por doença ou lesão. Portanto, a fisiologia é uma das bases das ciências da saúde.
A CÉLULA O bloco básico de construção dos órgãos do corpo é a célula. Os detalhes da fisiologia celular são discutidos na Seção 2. A Figura 1-1 mostra a estrutura básica de uma célula nucleada (eucariótica). Ela é delimitada por uma membrana celular, a qual é composta por uma bicamada lipídica, proteínas de membrana e carboidratoss associados a lipídeos (glicolipídeos) ou a proteínas carboidrato (glicoproteínas). A membrana celular é a porta para tudo o que entra ou sai da célula, e forma uma barreira que ajuda a manter a composição celular interna. Algumas proteínas e glicoproteínas de membrana atuam como sensores, ou receptores, os quais detectam mudanças do ambiente externo e sinais químicos e
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SEÇÃO I Introdução Grânulos de secreção Aparelho de Golgi
Centríolos
Retículo endoplasmático rugoso
Retículo endoplasmático liso
Lisossomos
Envelope nuclear
Gotículas lipídicas Mitocôndria
Partículas elementares
Nucléolo
FIGURA 11 Esquema mostrando uma célula hipotética (ao centro) como observada ao microscópio óptico. (Adaptada com permissão de Fawcett DW, et al. The ultrastructure of endocrine glands, Recent Prog Horm Res. 1969; 25:315-380.)
transmitem essas informações para o interior da célula, normalmente usando segundos mensageiros químicos ou modificações na atividade elétrica da membrana. Outras proteínas de membrana funcionam como transportadores que regulam a entrada e a saída de substâncias da célula. A estrutura da bicamada lipídica e as proteínas associadas da membrana celular são mostradas na Figura 1-2. O lado interno da célula é composto pelo citosol, um líquido constituído basicamente de água, no qual proteínas, metabólitos, combustíveis celulares e íons inorgânicos (chamados de eletrólitos) encontram-se dissolvidos. Dispersas pelo citosol também são encontradas diversas partículas subcelulares e as organelas. Juntas, a combinação do citosol e a das estruturas intracelulares é chamada de citoplasma. As organelas incluem o retículo endoplasmático, formado por uma extensa rede de membranas dentro da qual se encontram proteínas e outras substâncias químicas importantes. O retículo endoplasmático é importante para muitas funções metabólicas e para o empacotamento de produtos de secreção. Os ribossomos estão envolvidos na tradução, que é a síntese de proteínas a partir da informação do RNA mensageiro (RNAm). Os ribossomos estão associados ao retículo endoplasmático em uma estrutura combinada, chamada de retículo endoplasmático rugoso (RER). O aparelho de Golgi está associado ao retículo endoplasmático e empacota o material sintetizado no RER. Os lisossomos são estruturas intracelulares envolvidas por uma membrana que contêm enzimas digestivas localizadas em grânulos e que participam do metabolismo intracelular. Os grânulos de secreção contêm moléculas que serão liberadas pela célula por exocitose para o líquido extracelular, em resposta a algum estímulo. Algumas células contêm numerosas gotículas
lipídicas, pois os lipídeos são hidrofóbicos e não se dissolvem facilmente no meio aquoso do citosol. As mitocôndrias apresentam duas membranas lipídicas em aposição, cada uma organizada na forma de bicamada, e são as organelas produtoras de ener-
Líquido extracelular
Porção carboidrato de uma glicoproteína
Proteínas transmembrana
Fosfolipídeos
Canal Proteínas integrais
Proteína periférica Regiões polares Regiões apolares
Líquido intracelular
FIGURA 12 Organização da bicamada de fosfolipídeos e proteínas associadas em uma membrana celular biológica. (Reproduzida com permissão de Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology , 11th ed. McGraw-Hill, 2008.)
CAPÍTULO 1: Conceitos Básicos de Fisiologia
gia. As organelas citoplasmáticas são mantidas na sua posição correta por filamentos e microtúbulos. Estes últimos originam-se dos centrossomos e também são importantes para o movimento dos cromossomos durante a divisão celular. Por último, o núcleo, envolvido por uma membrana formada por uma bicamada lipídica chamada de envelope nuclear, contém a cromatina, que é composta pelo DNA e seu código de ácidos nucleicos para a diferenciação, o funcionamento e a replicação celular. O DNA contém os genes que codificam os RNAms, os quais são produzidos a partir da informação contida no DNA por um processo chamado de transcrição. Contido dentro do núcleo também se encontra o nucléolo, local da síntese de ribossomos. Como será visto em muitos capítulos deste livro, a membrana celular contém vários tipos diferentes de receptores, os quais detectam sinais extracelulares que são transduzidos em sinais
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intracelulares. Além disso, existem receptores no citoplasma e no núcleo que respondem aos sinais que penetram na célula. Exemplos desses sinais são os hormônios esteroides, como o estrogênio e a testosterona, os quais são lipofílicos (têm “afinidade” por lipídeos) e, por isso, podem se difundir facilmente através da membrana celular e exercer uma ação intracelular.
ESTRUTURA GERAL DO CORPO A Figura 1-3 é uma representação esquemática do corpo humano. Os órgãos (p. ex., cérebro e coração) recebem nutrientes e eliminam produtos residuais por meio do sistema circulatório. O coração da figura está dividido em duas partes – direito e esquerdo – como uma representação funcional, embora ele seja
Sistema nervoso central
Nervos aferentes e eferentes
Coração
Sangue venoso
O2 CO2
Atmosfera
O2 CO2
Pulmão
Coração esquerdo
direito Tecidos
Sangue arterial
Nutrientes
Produtos residuais
Glândulas endócrinas Hormônios
Fígado
Trato GI
Síntese
Metabolismo Rim
Nutrientes
Bile
Absorção de água e alimento
Resíduos
Reabsorção
Filtração Resíduo Urina
Fezes
FIGURA 13 Organização geral dos principais órgãos do corpo. As setas mostram a direção do fluxo sanguíneo e do fluxo de gases, nutrientes, hormônios e produtos residuais.
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SEÇÃO I Introdução
um único órgão. O lado direito do coração bombeia para os pulmões o sangue que está retornando dos tecidos corporais e que já foi parcialmente desoxigenado. Nos pulmões, o oxigênio difunde-se para o sangue a partir da fase gasosa, para ser usado na respiração celular do corpo. O dióxido de carbono, um produto residual da respiração celular, é eliminado por difusão, do sangue oxigenado para a fase gasosa. O lado esquerdo do coração recebe sangue oxigenado dos pulmões e o bombeia para a árvore arterial que perfunda os órgãos do corpo. Nutrientes, minerais, vitaminas e água são obtidos pela ingestão de alimento e de líquidos e são absorvidos pelo trato gastrintestinal (GI). O fígado, normalmente considerado como parte do sistema GI, processa as substâncias absorvidas para o sangue pelo trato GI e também sintetiza novas moléculas, como glicose, a partir de precursores. Produtos metabólicos residuais são eliminados pelo sistema GI nas fezes e pelos rins na urina. Os dois principais controladores integrativos do meio interno são o sistema nervoso e o sistema endócrino. O sistema nervoso é formado por encéfalo, medula espinal, sistemas sensoriais e nervos. O sistema endócrino é formado por glândulas que não possuem ductos e por células secretoras difusas distribuídas ao longo do corpo, as quais liberam hormônios no sangue em resposta a sinais metabólicos, hormonais e neurais. É função dos sistemas nervoso e endócrino coordenar o comportamento e as interações entre os sistemas de órgãos descritos ao longo deste livro. A água é a molécula mais abundante no corpo, compondo cerca de 50 a 60% do peso corporal total. Todas as células e os órgãos estão em meio aquoso. A água intracelular é o principal componente do citosol. A água é também o principal componente do líquido extracelular, o qual inclui o líquido intersticial, que banha as células do corpo; o plasma sanguíneo, que é o líquido presente no sangue; o líquido cerebrospinal , que é encontrado somente no sistema nervoso; o líquido sinovial , encontrado nas articulações, como no joelho; e a linfa, que é formada a partir do líquido intersticial, o qual retorna ao sistema circulatório por meio do sistema linfático. Existem diferenças significativas na composição dos líquidos intra e extracelular. Essas diferenças são muito importantes para vários aspectos da função celular (Tabela 1-1).
FATORES FÍSICOS E CONCEITOS GERAIS Não é por acaso que os termos fisiologia e física originaram-se da mesma palavra grega physis (natureza). É importante que os estudantes de fisiologia compreendam as forças e os fatores físicos que controlam a função corporal.
TRANSPORTE DE MEMBRANA Existem diversos mecanismos diferentes por meio dos quais as moléculas cruzam a membrana celular para entrar ou sair da célula. Esses mecanismos são descritos em detalhe na Seção 2. O mais simples deles é a difusão . Na difusão, a taxa na qual uma molécula passa pela membrana celular é controlada pelo gradiente de concentração e pela facilidade com a qual cada molécula consegue cruzar a membrana (permeabilidade). Não há gasto energético direto, por isso o processo é algumas vezes chamado
TABELA 11 Composição dos líquidos intra e extracelular Concentração extracelular (mM)
Concentração intracelular (mM)
140
12
5
150
1
0,0001
1,5
12
100
7
HCO3
24
10
Aminoácidos
2
8
Glicose
4,7
1
Proteínas
0,2
4
Na
K
Ca2
Mg2
Cl
As concentrações intracelulares variam levemente entre diferentes tecidos. As concentrações de Ca2 mostradas indicam os íons na forma livre, biologicamente ativos, não ligados às proteínas. O Ca 2 total (ligado livre) é consideravelmente mais elevado tanto no líquido extra (2,5 mM) quanto no intracelular (1,5 mM). Reproduzida com permissão de Widmaier EP, Raff H, Strang K T: Vander’s Human Physiology, 11th ed. McGraw-Hill, 2008.
de difusão passiva. Também há a existência de proteínas transportadoras que medeiam a difusão facilitada de moléculas que são muito grandes ou hidrofílicas para passar pela membrana por difusão simples. Em contrapartida, o transporte ativo é um processo que movimenta moléculas através de uma membrana celular contra um gradiente de concentração. Esse processo pode ser comparado a uma bomba que utiliza energia para funcionar. O movimento de moléculas de água através da membrana celular também ocorre de um local de alta para um local de baixa “concentração” de água. Nesse processo, denominado osmose, a água move-se de um compartimento com poucas partículas osmoticamente ativas (maior concentração de água) para um compartimento com mais partículas osmoticamente ativas (menor concentração de água). Entre os exemplos de partículas osmoticamente ativas estão os íons, como o sódio, o potássio e o cloreto, além de moléculas orgânicas, como a glicose e os aminoácidos.
TAMPONAMENTO E pH Uma das variáveis mais fortemente controladas no corpo é a concentração de íons hidrogênio nos líquidos intra e extracelular. Isso ocorre porque a maioria das proteínas funciona de maneira ótima dentro de uma faixa muito estreita de pH. É importante lembrar que o pH é o logaritmo negativo (de base 10) da concentração de íons hidrogênio em unidades molares – quando o pH é baixo, o meio é ácido, e, quando o pH é alto, o meio é alcalino ou básico. O corpo possui diversos mecanismos para a manutenção do pH normal. Esses mecanismos são descritos em detalhe nas Seções 6 e 7. O corpo pode se livrar do ácido aumentando a eliminação de dióxido de carbono pelos pulmões. Isso ocorre porque o dióxido de carbono e o hidrogênio ligam-se devido às reações químicas do bicarbonato, um dos principais tampões do corpo. Um tampão é um composto iônico que atenua as mudanças no pH combinando-se com ou liberando íons hidrogênio. Os
CAPÍTULO 1: Conceitos Básicos de Fisiologia
rins também podem remover os íons hidrogênio do corpo utilizando os processos complexos associados à produção de urina. Por último, as mudanças no pH intra ou extracelular podem ser evitadas por diversos sistemas de tampões, além do sistema bicarbonato.
PRESSÃO E FORÇAS HIDROSTÁTICAS, RESISTÊNCIA E COMPLACÊNCIA A pressão é definida como força por unidade de área. A pressão na base de uma coluna de líquido sobe com o aumento da altura da coluna e também é dependente da densidade do líquido e da gravidade. A pressão em qualquer ponto de uma coluna de líquido é chamada de pressão hidrostática e representa a diferença de pressão entre aquele ponto e o topo da coluna. As diferenças de pressão hidrostática têm muitas consequências fisiológicas importantes, sobretudo para os vasos sanguíneos, como será visto na Seção 5. O fluxo de um fluido (um líquido ou um gás) é quantificado como o volume do fluido que se move ao longo de um vaso por unidade de tempo. As relações entre pressão, fluxo e a resistência oferecida pelos vasos por meio dos quais um fluido se desloca podem ser bastante complexas, mas serão simplificadas a seguir. A taxa de fluxo de um líquido ao longo de um tubo é proporcional à diferença de pressão entre as duas extremidades do tubo e inversamente proporcional à resistência do tubo ao fluxo. A resistência não pode ser determinada diretamente, mas é calculada com base na pressão e no fluxo. Se a resistência for mantida constante, um aumento na diferença de pressão ao longo do tubo provocará um aumento do fluxo. Se a diferença de pressão entre as duas extremidades do tubo for constante, um aumento da resistência causará uma redução do fluxo. Se o fluxo ao longo do tubo for constante, um aumento da resistência irá aumentar a diferença de pressão entre as extremidades do tubo. A diferença de pressão entre as duas extremidades do tubo representa uma con versão de energia em calor, causada pela fricção do fluido com ele mesmo e com a parede do vaso. É possível perceber que a relação entre pressão, fluxo e resistência de um líquido que flui por um tubo é análoga à lei de Ohm da eletricidade, na qual a queda de GANHO LÍQUIDO CORPORAL
voltagem por meio de um circuito (análoga à queda de pressão no tubo dentro do qual o líquido está fluindo) é proporcional ao produto entre a corrente (análoga ao fluxo) e a resistência. A maioria dos vasos sanguíneos ou câmaras do corpo sofre um estiramento passivo quando a diferença de pressão através de suas paredes aumenta. Isso levará a um aumento do volume do vaso. Essa capacidade de estiramento em resposta a um aumento da diferença de pressão transmural (através da parede) é denominada complacência. Um termo menos específico usado como sinônimo de complacência é distensibilidade. O inverso da complacência é a elasticidade, a qual pode ser compreendida como a resistência ao estiramento quando a diferença de pressão transmural aumenta, ou como a capacidade de um vaso de retornar ao seu volume original depois que o aumento na diferença de pressão transmural é removido. A elasticidade está diretamente relacionada com a lei de Hooke da elasticidade para molas mecânicas.
BALANÇO DE MASSA E METABOLISMO Para atingir o estado de equilíbrio dinâmico que define a homeostasia, qualquer quantidade de uma substância obtida pelo corpo deve ser igual ou muito próxima ao somatório entre a quantidade daquela substância que foi eliminada do corpo e a quantidade removida pelo metabolismo (Figura 1-4). O influxo de uma substância é o somatório entre a captação pelos pulmões, a absorção pelo trato GI, a síntese pelo corpo (p. ex., a síntese de glicose pelo fígado, a partir de precursores) e a liberação pelas células (p. ex., a liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo). O efluxo de uma substância é o somatório da metabolização da mesma, da captação pelas células, das perdas por trato GI, sistema respiratório e suor e da excreção urinária. No estado de equilíbrio, a diferença entre o influxo total e o efluxo total deve estar muito próxima de zero. De um minuto a outro, existem ob viamente grandes diferenças entre influxo e efluxo, mas ao longo de dias ou semanas, quando a substância está em equilíbrio, a diferença deve obrigatoriamente estar próxima de zero. Exemplos disso são o balanço do sódio descrito na Seção 7 e o balanço do cálcio e do fosfato, descrito na Seção 9.
DISTRIBUIÇ O PELO CORPO
PERDA LÍQUIDA CORPORAL Metabolismo
Alimento
Trato GI
Depósitos de armazenamento
Ar
Pulmões
POOL
Síntese no corpo
5
Incorporação reversível em outras moléculas
Excreção do corpo por pulmões, trato GI, rins, pele, fluxo menstrual
FIGURA 14 O conceito do balanço de massa. O compartimento central é normalmente o líquido extracelular (o qual inclui o plasma sanguíneo). Este recebe substâncias a partir da captação, síntese e liberação pelas células e perde substâncias por excreção, processos metabólicos e captação pelas células. No estado de equilíbrio, quando uma substância é dita estar “em balanço”, a captação e a excreção são aproximadamente iguais. (Reproduzida com permissão de Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology , 11th ed. McGraw-Hill, 2008.)
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SEÇÃO I Introdução
EXCITABILIDADE
de retroalimentação negativa ( feedback negativo). O conceito básico é que o corpo tenta aumentar o valor de uma variável quando ela está abaixo de seu valor ótimo (chamado de ponto de ajuste) e diminuir este valor quando ele está acima do ótimo. Esse mecanismo é análogo ao mecanismo de funcionamento do termostato que controla a temperatura de uma sala, ajustando o aquecimento e/ou resfriamento desta. Por exemplo, ao se abrir a janela em um dia frio, a temperatura da sala vai diminuir em relação ao ponto de ajuste do termostato. Isso é chamado de perturbação. O termostato possui um sensor que detecta a diferença entre a temperatura da sala e o ponto de ajuste. O termostato sinaliza ao sistema de aquecimento que este deve produzir calor, e, com isso, a temperatura da sala retorna ao valor normal. A diferença entre o valor mínimo de temperatura da sala e o valor final, no estado de equilíbrio, é chamada de correção. Se a janela for deixada aberta nesse exemplo, a temperatura da sala não retornará completamente ao ponto de ajuste: a diferença remanescente entre a temperatura final da sala e o seu ponto de ajuste termostático é chamada de erro. A capacidade do sistema de controle de restabelecer o ponto de ajuste do sistema é chamada de ganho, o qual pode ser representado pela seguinte equação:
Como será visto nas Seções 2 a 4, as células apresentam uma diferença de cargas elétricas entre os dois lados da membrana, a qual é produzida primariamente pela diferença na concentração e no movimento de íons entre os meios intra e extracelular (ver Tabela 1-1). Em função disso, as membranas apresentam um potencial elétrico de repouso que pode ser modificado por uma diversidade de sinais de entrada. Mudanças significativas no fluxo iônico por meio da membrana celular produzem grandes modificações no potencial elétrico, o que pode produzir respostas celulares importantes. Por exemplo, a contração muscular descrita na Seção 3 é um resultado da despolarização da membrana da célula muscular, a qual é transduzida em um sinal químico intracelular que leva à geração de força e movimento.
INTERAÇÕES CÉLULACÉLULA Como será visto nas Seções 2 a 4, 8 e 9, as células interagem localmente umas com as outras. Um desses tipos de interação ocorre pelo contato direto entre células por meio de junções oclusivas e junções comunicantes . Outro tipo é a sinapse, na qual neurônios podem liberar substâncias químicas, chamadas de neurotransmissores, com o intuito de alterar a função de uma célula vizinha. Por último, existe uma diversidade de sinais químicos que as células utilizam para se comunicar com as células vizinhas por difusão. Um exemplo disso é a sinalização parácrina, na qual fatores humorais são liberados por uma célula, difundem-se pelo líquido intersticial e ligam-se a um receptor de uma célula vizinha do mesmo tecido.
(1)
Um exemplo clássico disso é representado na Figura 1-5, que mostra a resposta do sistema cardiovascular à perda rápida de sangue (hemorragia). Nesse exemplo, a perda rápida de 1 L de sangue leva a uma redução na pressão arterial média (em relação ao ponto de ajuste), a qual cai de 100 para 75 mmHg. Como será visto no Capítulo 29, existem sensores no sistema cardio vascular, chamados de barorreceptores, que detectam os valores de pressão sanguínea. Esses sensores modificam a atividade de suas aferências neurais ao encéfalo para ativar reflexos sistêmicos que restauram a pressão aos valores normais. Nesse exemplo, os reflexos restauram o valor da pressão para 95 mmHg. Dessa forma, a correção é de 20 mmHg, e o erro remanescente é de 5 mmHg. Utilizando a equação (1), tem-se um ganho de cerca de
SISTEMAS DE CONTROLE O foco principal da fisiologia é a compreensão dos mecanismos pelos quais as células, os órgãos e os sistemas mantêm a homeostasia. Isso é efetuado primariamente pelo mecanismo
Perda rápida Ponto de sangue de ajuste 100
Pressão sanguínea final 100 95 5 Erro remanescente Perturbação 95 75 20 Correção devido original
95 Nadir
aos reflexos
75 ) g H m m (
Ganho
Correção Erro remanescente
20 5
4
a i d é o m ã l a s i s r e e t r r P a
Tempo (min)
FIGURA 15 Hemorragia moderada como exemplo de ganho em um sistema de controle por retroalimentação. Quanto maior for o ganho de um sistema, mais eficiente o sistema será em sua capacidade de restaurar uma variável de volta ao seu ponto de ajuste, em resposta a uma perturbação.
CAPÍTULO 1: Conceitos Básicos de Fisiologia
4. Embora os profissionais da saúde dificilmente calculem o ganho quando estão tratando de um paciente, esta é uma maneira conveniente de refletir sobre a capacidade dos reflexos de permitir o retorno de um sistema perturbado de volta ao normal, por meio da retroalimentação negativa. Quanto maior o ganho, maior a taxa de correção do erro remanescente, e melhor será o mecanismo de controle em sua capacidade de restaurar o sistema de volta ao seu ponto de ajuste. Por exemplo, como será visto no Capítulo 70, o sistema de controle da temperatura corporal apresenta um ganho muito alto. Uma modificação comportamental também está incluída em muitos sistemas de retroalimentação. Por exemplo, beber água extra quando o volume sanguíneo está reduzido ajuda a restabelecer o volume de plasma. Vestir roupas quentes e se “encolher” ajuda a reduzir a perda de calor em um ambiente frio. Por último, é importante lembrar que os pontos de ajuste dos sistemas de controle podem mudar. Exemplos disso incluem a adaptação do ponto de ajuste dos barorreceptores durante aumentos crônicos da pressão arterial (hipertensão), que será visto no Capítulo 29, e durante a aclimatização aos baixos níveis de oxigênio ambiental em altitudes elevadas (hipoxia), que será vista no Capítulo 71. Embora a maioria dos sistemas de controle corporais utilize mecanismos de retroalimentação negativa, existem poucos exemplos de retroalimentação positiva ( feedback positivo), que são alças de retroalimentação que se autoamplificam. Diferentes exemplos desse mecanismo serão vistos no Capítulo 68. Um desses exemplos é a produção do hormônio LH da adeno-hipófise, estimulada pelo estrogênio, logo antes da ovulação, causando um grande aumento no LH, o qual estimula a liberação de mais estrogênio e assim sucessivamente. Outro exemplo é o estiramento do colo uterino durante o trabalho de parto, que estimula a liberação de ocitocina pela glândula neuro-hipófise, o que, em contrapartida, estimula a produção de contrações uterinas mais fortes. Isso provoca o estiramento adicional do colo, mais ocitocina é liberada, e as contrações uterinas tornam-se ainda mais intensas. A retroalimentação positiva também é responsável por efeitos prejudiciais. Um exemplo é a insuficiência cardíaca, durante a qual o bombeamento cardíaco diminui devido, por exemplo, a uma infecção do músculo cardíaco. A redução resultante da pressão arterial leva à produção de reflexos que estimulam o coração a bombear com mais força, em uma tentativa de aumentar a pressão arterial. Esse estresse adicional aplicado sobre o coração faz piorar o seu trabalho e, dessa forma, a insuficiência cardíaca se retroalimenta. Outro conceito importante é o de potencialização, que ocorre quando uma substância intensifica a resposta de outra substância, mesmo que a primeira não exerça uma resposta s ignificativa sozinha. Um exemplo disso, que será visto nos Capítulos 49 e 66, é a liberação de hormônios GI pelo intestino em resposta a uma refeição. Esses hormônios podem potencializar a resposta da insulina pancreática à glicose absorvida. Isso é um exemplo de potencialização por antealimentação ( feedforward ), pois esses hormônios GI “anunciam” antecipadamente o aumento iminente na glicose sanguínea antes de a absorção de glicose realmente ocorrer no intestino delgado. Quando a glicose finalmente chega ao pâncreas pela corrente sanguínea, ocorre uma resposta potencializada da insulina, prevenindo assim a hiperglicemia.
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RESUMO DO CAPÍTULO ■ A célula está envolvida por uma membrana que regula a compo■ ■ ■ ■ ■ ■
sição intracelular e o fluxo de moléculas para dentro e para fora da célula. A água é a molécula mais abundante do corpo, tendo sua concentração e o seu balanço altamente regulados. Existem gradientes de concentração significativos entre os líquidos intra e extracelular para sódio, potássio, cálcio, magnésio, cloreto e bicarbonato, bem como para compostos orgânicos. As moléculas podem penetrar na célula por difusão passiva, ou através de transportadores que não utilizam energia (transporte facilitado) ou que utilizam energia diretamente (transporte ativo). A taxa de fluxo de um líquido ao longo de um tubo é determinada pela diferença de pressão entre a entrada e a saída, além da resistência do tubo ao fluxo. As substâncias mais importantes do corpo estão em equilíbrio ou balanço, sendo o influxo e o efluxo das mesmas aproximadamente iguais ao longo do tempo. A maioria dos sistemas é controlada por mecanismos de retroalimentação negativa, com a variável controlada sendo capaz de “desligar” a sua própria liberação, da mesma forma que um termostato controla a temperatura de uma sala.
QUESTÕES PARA ESTUDO 1. Qual das seguintes organelas é responsável pela produção de energia? A) Aparelho de Golgi B) Mitocôndria C) Lisossomos D) Ribossomos 2. Qual dos solutos a seguir possui uma concentração muito maior no líquido intracelular do que no líquido extracelular? A) Íon sódio B) Íon cloreto C) Glicose D) Íon potássio 3. Qual das seguintes situações resultaria no aumento da taxa de fluxo de um líquido ao longo de um tubo? A) Um aumento da resistência B) Um aumento da pressão na extremidade de saída do tubo C) Um aumento da pressão na extremidade de entrada do tubo D) Um aumento do comprimento do tubo 4. Qual das seguintes situações apresenta o maior ganho por retroalimentação? A) Pressão arterial inicial 100; valor mais baixo de pressão arterial 70; pressão arterial final depois da correção da pressão por retroalimentação 90 B) Temperatura corporal inicial 37,2°C; valor mais elevado da temperatura corporal 38,9°C; temperatura corporal final depois da correação por retroalimentação 37,4°C C) Concentração inicial de glicose no sangue 80 mg/dL; valor mais elevado de glicose no sangue 110 mg/dL; valor final da concentração de glicose depois da correção por retroalimentação 85 mg/dL D) Osmolalidade plasmática inicial 280 mOsm/kg; valor mais baixo de osmolalidade plasmática 270 mOsm/kg; osmolalidade final depois da correção por retroalimentação 278 mOsm/kg
