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BIOFÍSICA E FISIOLOGIA Mariluce Ferreira Romão Sangue Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Citar as células sanguíneas. � Descrever as funções das células do sangue. � Explicar os tipos sanguíneos. Introdução O sangue é responsável pelo transporte de muitas substâncias, que ajudam na regulação de vários mecanismos vitais — não é à toa que, por meio de análises de exames de sangue, é possível identificar possíveis causas de diversas doenças. A densidade do sangue é maior do que a densidade da água, além de ser um pouco mais pegajoso. A temperatura normal do sangue é de 38°C, em média, 1°C a mais em relação à temperatura corporal oral ou retal, com pH alcalino leve, que oscila entre 7,35 e 7,45. A cor do sangue vai depender da quantidade de oxigênio, ou seja, vermelho-vivo quando possui mais oxigênio e vermelho-escuro com menos oxigênio (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Neste capítulo, você vai estudar as células sanguíneas e suas funções. Também vai conhecer quais são os tipos sanguíneos existentes. Células sanguíneas O sangue representa em torno de 20% do líquido extracelular e 8% da massa corporal total do ser humano. No homem adulto, a quantidade de sangue oscila entre 5 e 6 litros e, na mulher adulta, entre 4 e 5 litros, ambos mediolíneos. A discrepância do volume sanguíneo entre o sexo masculino e o sexo feminino decorre tanto de diferenças do tamanho do corpo quanto por ações hormonais responsáveis pela manutenção do volume sanguíneo e pela pressão osmótica relativamente constantes. Os hormônios relacionados com o controle de água excretada pela urina, como aldosterona, hormônio antidiurético e peptídeo natriurético atrial (PNA) também são essenciais nesse contexto (TORTORA; DERRICKSON, 2016). O sangue é composto por, aproximadamente, 45% de elementos figurados e 55% de plasma sanguíneo. Os elementos figurados incluem tanto células quanto seus fragmentos. Dessas células, com frequência, mais de 99% são compostos pelos eritrócitos, e um percentual inferior a 1% é composto por leucócitos e plaquetas. Já o plasma sanguíneo é uma matriz extracelular aquosa, com substâncias dissolvidas. Na centrifugação do sangue no tubo de vidro, as células que possuem maior densidade ficam no fundo do tubo, e o plasma, que possui menor densidade, fica na parte superior. Leucócitos e plaquetas têm menor densidade em relação às hemácias, e são mais densos do que o plasma sanguíneo; sendo assim, eles ficam entre as hemácias e o plasma, quando consideramos o sangue centrifugado (TORTORA; DERRICKSON, 2016). A Figura 1 apresenta a constituição do plasma sanguíneo e os diversos elementos figurados do sangue. “O plasma é formado por água, proteínas e eletrólitos. As proteínas do plasma são subdivididas em albumina, transferrina, fatores de coagulação e de a, b, e g-(imuno)globulinas” (MAURER, 2014, p. 19). Sangue2 Figura 1. O sangue é composto por células (eritrócitos, leucócitos e trombócitos) e plasma. Fonte: Maurer (2014, p. 19). Plasma sanguíneo Com a retirada dos elementos figurados do sangue, resta somente o plasma sanguíneo, um líquido claro “cor de palha”. O plasma é composto por 91,5% de água e 8,5% de solutos; os solutos, em sua maior parte, consistem em proteínas, representando em torno de 7% do peso do plasma. Determinadas proteínas do plasma também estão localizadas em lugares diferentes do corpo; entretanto, as que estão no sangue são denominadas proteínas plasmáticas (TORTORA; DERRICKSON, 2016). 3Sangue A maior parte das proteínas do plasma são sintetizadas pelos hepatócitos, incluindo as albuminas, que representam 54% do total de proteínas plasmá- ticas; as globulinas, que representam 38%; e o fibrinogênio, que representa 7%. Determinadas células do sangue passam por maturação e se diferenciam em células, que produzem gamaglobulinas, um tipo de globulina que merece destaque. As gamaglobulinas são conhecidas também como anticorpos ou imu- noglobulinas, por serem produzidas em algumas respostas imunológicas. Os antígenos — substâncias consideradas estranhas, como as bactérias e os vírus — são capazes de estimular a produção de milhões de anticorpos diferentes. Um anticorpo tem afinidade específica com determinado antígeno — o mesmo que estimulou a sua produção — e, assim, consegue neutralizar o antígeno que invade o corpo. Eletrólitos, nutrientes, substâncias reguladoras, como enzimas e hormônios, gases e escórias metabólicas, como ureia, ácido úrico, creatinina, amônia e bilirrubina, são outros solutos encontrados no plasma sanguíneo (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Elementos figurados Os elementos figurados encontrados no sangue são representados por hemácias, leucócitos e plaquetas, como mostra a Figura 2. As hemácias, também conhecidas como eritrócitos, são responsáveis pelo transporte de oxigênio (O2) dos pulmões até as células corporais e pelo transporte do dióxido de carbono (CO2) das células corporais para os pulmões. Os leucócitos são protetores contra patógenos invasores e/ou qualquer substân- cia não reconhecida ou estranha. Entre os tipos de leucócitos são identificados os neutrófilos, basófilos, eosinófilos, monócitos e linfócitos. Os linfócitos se subdividem em linfócitos B, ou células B, linfócitos T, ou células T, e, ainda, em células exterminadoras naturais, também conhecidas como natural killers (NK) (TORTORA; DERRICKSON, 2016). As plaquetas são elementos figurados com ausência de núcleo; entre outras funções, são responsáveis pela liberação de substâncias capazes de formar coágulos sanguíneos em situações de lesão em vasos sanguíneos. As plaquetas são consideradas os equivalentes funcionais dos trombócitos, Sangue4 que, por sua vez, são células que possuem núcleos e são típicas dos animais vertebrados inferiores. Pela coagulação, os vertebrados conseguem evitar a perda sanguínea (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Figura 2. Elementos figurados do sangue. Fonte: Tortora e Derrickson (2016, p. 669). O hematócrito é volume total de sangue preenchido pelas hemácias. Um hematócrito de 40, por exemplo, sinaliza que as hemácias representam 40% do volume de sangue. O padrão de hematócrito no sexo feminino, con- siderando mulheres adultas, oscila entre 38 e 46%, com uma média de 42%, enquanto o hematócrito de homens adultos oscila entre 40 e 54%, com uma média de 47%. A testosterona é um hormônio com níveis mais altos nos homens, que estimula a síntese de eritropoetina (EPO), ou seja, estimula a produção de hemácias. Portanto, a testosterona favorece que os homens tenham hematócritos mais elevados. Nas mulheres, em anos férteis, o hematócrito pode atingir níveis mais baixos, devido à perda de sangue pela menstruação. Quando o hematócrito apresenta níveis muito baixos sinaliza um quadro de anemia, de maneira que o número de hemácias fica inferior aos níveis normais (TOR- TORA; DERRICKSON, 2016). 5Sangue A doença falciforme, anteriormente, chamada de anemia falciforme, acontece por causa de uma mutação genética, que modifica um aminoácido na cadeia de hemoglo- bina. Pouco oxigênio nos capilares menores faz com que as moléculas de hemoglobina atípicas interajam entre si, formando polímeros semelhantes a fibras, capazes de distorcer a membrana dos eritrócitos e transformar o formato das células, inclusive em forma de foice. Além de bloquear os capilares, causando danos nos tecidos, a doença provoca dor e destrói os eritrócitos que foram deformados, desenvolvendo a anemia propriamente dita. Trata-se de uma patologia com manifestação integral somente em indivíduos homozigotos para o gene que sofreu mutação. Isso significa que essas pessoas têm duas cópias do gene que sofreu mutação, sendo um de cada progenitor. Em indivíduos heterozigotos, que possuem apenas uma cópia com mutação e um gene normal, as pessoas são classificadas como portadoras do traço falciforme; o gene que é normal codifica a hemoglobina identificadacomo normal e, em contrapartida, o gene que sofre mutação consegue codificar a hemoglobina normal. Nessa situação, os eritrócitos possuem ambas as formas de hemoglobina, mas a sintomatologia é observada somente com o nível extremamente baixo de oxigênio, de acordo com o que se encontra nas grandes altitudes. Na policitemia, o número de hemácias se eleva de maneira anormal, com o hematócrito de 65% ou acima desse nível, resultando no sangue mais viscoso, com fluxo resistido e que dificulta o bombeamento de sangue pelo coração. A viscosidade maior do sangue favorece tanto o aumento da pressão arterial quanto o potencial risco de acidente vascular encefálico (AVE). O aumento atípico na produção de hemácias, hipóxias teciduais, desidratação, dopa- gem sanguínea e uso de EPO por atletas são possíveis causas de policitemia (TORTORA; DERRICKSON, 2016). Funções das células do sangue A maior parte das células dos organismos multicelulares não são capazes de se movimentar, na busca de oxigênio e de nutrientes, ou de eliminar o dióxido de carbono e outras escórias provenientes do metabolismo. Tudo isso é feito pelo sangue e pelo líquido intersticial. O sangue é uma forma de tecido conjuntivo no estado líquido, formado por células envolvidas por matriz Sangue6 extracelular, também líquida. Essa matriz é o plasma sanguíneo e suspende várias células e outros fragmentos de células. O líquido intersticial é o fluido que “banha”, ou que fica entre as células do corpo, que é renovado pelo sangue, continuamente. Acompanhe a Figura 3. Figura 3. Compartimentos do líquido corporal: (a) Distribuição dos sólidos e dos líquidos corporais em uma mulher e em um homem (adultos magros). (b) Troca de água entre os compartimentos de líquido do corpo. Fonte: Tortora e Derrickson (2016, p. 1032). O sangue é responsável pelo transporte do oxigênio que vem dos pulmões e dos nutrientes que vêm do sistema digestório, que passam por difusão do sangue para o líquido intersticial e seguem para as células do corpo. O dióxido de carbono e as outras escórias do metabolismo são transportados no sentido contrário, ou seja, das células corporais para o líquido intersticial, e seguem para o sangue. Na sequência, o sangue segue para pulmões, rins e pele, a fim de que as escórias metabólicas sejam excretadas. O sangue possui as funções listadas a seguir (TORTORA; DERRICKSON, 2016). 7Sangue � Transporte: além de transportar oxigênio dos pulmões para as células corporais e dióxido de carbono das células corporais para ser exalado pelos pulmões, o sangue também transporta nutrientes, provenientes do sistema digestório, para as células do corpo e hormônios, provenientes do sistema endócrino, para outras células corporais. O sangue também, é responsável pelo transporte de calor e de resíduos para vários órgãos, a fim de que sejam excretados. � Regulação: o sangue que circula auxilia na homeostase do corpo, aju- dando na regulação do pH utilizando tampões. Auxilia, ainda, ajustando a temperatura do corpo pela absorção de calor e por propriedades espe- cíficas da água no plasma, considerando a sua oscilação de fluxo pela pele, na qual o calor excessivo pode ser exalado para o ambiente. Além disso, a pressão osmótica do sangue interfere no volume de água das células, especialmente, por correlações entre proteínas e íons dissolvidos. � Proteção: o sangue tem o “poder” de coagulação, ou seja, ele se trans- forma em uma espécie de gel, protegendo contra perdas significativas de sangue decorrentes de lesões. Os seus leucócitos também são pro- tetores contra patologias, devido à ação fagocítica, ou seja, a ação de destruição de patógenos. Vários tipos de proteínas do sangue, incluindo os anticorpos, interferonas e complementos, contribuem protegendo contra doenças de várias maneiras. Funções específicas das células sanguíneas Os eritrócitos são transportadores de gases, ou seja, são células responsáveis por transportar o oxigênio da inspiração nos pulmões e o dióxido de carbono que é produzido pelas próprias células. Os eritrócitos possuem grande volume da proteína hemoglobina, que mantém ligação com o oxigênio e o dióxido de carbono de maneira reversível. O oxigênio estabelece ligação com os átomos de ferro (Fe2+), encontrados na hemoglobina. Em média, o nível de hemoglo- bina é de 14 g/100 mL de sangue, no sexo feminino, e de 15,5 g/100 mL, no sexo masculino. Os leucócitos, também chamados de glóbulos brancos, transitam pelo san- gue entre diversos tecidos. Os leucócitos são células envolvidas com o sistema imunológico e podem ser de vários tipos, incluindo neutrófilos, eosinófilos, monócitos, macrófagos, basófilos e linfócitos. Veja a seguir, a descrição de cada tipo de célula (WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2017). Sangue8 � Os neutrófilos são células fagocíticas e são o tipo de leucócito em maior número no sangue. Apesar de serem células encontradas no sangue, os neutrófilos saem dos capilares e penetram nos tecidos, durante o processo inflamatório. A fagocitose acontece depois da incorporação dos micróbios, como as bactérias, pelos neutrófilos. Na sequência, esses mesmos micróbios são combatidos no interior dos vacúolos endocitóticos por proteases, compostos oxidantes e proteínas defensivas ou antibac- terianas. Durante um processo infeccioso, tanto a produção quanto a liberação de neutrófilos da medula óssea são altamente estimuladas. � Os eosinófilos são células encontradas tanto no sangue quanto no revestimento mucoso dos tratos gastrintestinal, respiratório e urinário, com a responsabilidade de destruir os invasores parasitas eucarióticos, ou seja, parasitas de seres que têm membrana nuclear individualizada vários tipos de organelas. Em algumas situações, a ação dos eosinófilos resulta da liberação de substâncias químicas tóxicas que combatem os parasitas e, em outras situações, os parasitas são destruídos pela fagocitose. � Os monócitos também são células fagocíticas, que transitam pelo sangue em um espaço curto de tempo e, então, migram para os tecidos e/ou órgãos, nos quais se diferenciam em macrófagos. � Os macrófagos são encontrados nos epitélios superficiais, como a pele e os envoltórios dos tratos respiratório e digestório, que são típicas regiões de invasores. Os macrófagos são células fagocíticas grandes, capazes de incorporar vírus e bactérias. � Os basófilos são células que secretam anticoagulantes, como a heparina, que auxilia na fluidez da circulação da região infectada. Essas células são secretoras também de histamina, atraindo células que combatem tanto as infecções quanto as proteínas localizadas. � Os linfócitos consistem nos linfócitos T e B. Essas células protegem contra vírus, bactérias, toxinas, células cancerosas, ou seja, patógenos específicos. Algumas células linfocitárias conseguem destruir os pató- genos de forma direta, outras são secretoras de anticorpos na circulação que têm afinidade com as moléculas estranhas e começam o combate. 9Sangue As plaquetas que circulam no sangue são partes de células sem núcleos e sem cor, com vários grânulos e com tamanho mínimo em relação aos eritróci- tos. Essas células são produzidas pelo citoplasma dos megacariócitos (células grandes da medula óssea), que se soltam e penetram na circulação. As funções das plaquetas estão relacionadas com a coagulação do sangue (WIDMAIER; RAFF; STRANG, 2017). Acompanhe todas essas estruturas na Figura 4. Figura 4. Produção das células sanguíneas pela medula óssea. Fonte: Widmaier, Raff e Strang (2017, p. 377). Quanto ao plasma sanguíneo, o Quadro 1 demonstra sua composição química, com descrição e aspectos funcionais. Sangue10 Constituinte Descrição Função Água (91,5%) Proteínas plasmáticas (7%) A parte líquida do sangue A maior parte é produzida no fígado Solvente e meio de suspensão Absorção, transporte, liberação de calor Controla a pressão coloidosmótica Contribuinte principal para a viscosidade do sangue Transportede hormônios (este- roides), ácidos graxos e cálcio Auxilia na regulação do pH do sangue Albumina Menor proteína plasmática Proteína plasmática encontrada em maior número Ajuda na manutenção da pressão osmótica, exercendo grande influência na troca de líquido, que acontece através das paredes dos capilares sanguíneos Globulinas Proteínas grandes — os plasmócitos, por exemplo, produzem imunoglobulinas As imunoglobulinas são responsáveis por ajudar no ataque contra vírus e bactérias. Alfaglobulinas e betaglobulinas fazem o transporte de ferro, lipídios e vitaminas lipossolúveis Fibrinogênio Proteína de grande porte Participa principalmente do processo de coagulação do sangue Outros solutos (1,5%) Eletrólitos Sais inorgânicos Na+, K+, Ca2+, Mg2+ com carga elétrica positiva (cátions); Cl–, HPO4 2–, SO4 2–, HCO3– com carga negativa (ânions) Auxiliam na manutenção da pressão osmótica Possuem ação essencial nas funções celulares Nutrientes Resultados da digestão, como os aminoácidos, a glicose, os ácidos graxos, o glicerol, as vitaminas e os minerais São importantes tanto no crescimento quanto no desenvolvimento celular Quadro 1. Substâncias no plasma sanguíneo (Continua) 11Sangue Fonte: Adaptado de Tortora e Derrickson (2016). Quadro 1. Substâncias no plasma sanguíneo Constituinte Descrição Função Gases Oxigênio (O2) Dióxido de carbono (CO2) Nitrogênio (N2) O2 — Essencial em diversas funções celulares CO2 — Envolvido na regulação do pH do sangue N2 — Função desconhecida Substâncias reguladoras Enzimas Hormônios Vitaminas Enzimas — Catalisam reações químicas Hormônios — Regulam o metabolismo, o crescimento e o desenvolvimento Vitaminas — Cofatores para reações enzimáticas Produtos residuais Ureia Ácido úrico Creatina Creatinina Bilirrubina Amônia A maior parte é resultado do metabolismo das proteínas, transportada pelo sangue para os órgãos de excreção (Continuação) Tipos sanguíneos Vários aspectos do sangue são baseados em diferentes formações estruturais, conhecidas como polimorfismos. De acordo com Maurer (2014), essas dife- renças podem acontecer por: � antígenos eritrocitários; � grupos sorológicos; � grupos enzimáticos. Há vários sistemas de grupos sanguíneos, incluindo o sistema ABO, Rhe- sus, Kell, Kidd, Lewis, Lutheran, MNSs, Wrigth, Xg, sendo o sistema ABO o mais comum. Sangue12 O sistema Rhesus (Rh) de grupos sanguíneos (Figura 5), também é considerado, clinicamente, importante. Nesse teste, os eritrócitos de pessoas Rh-positivas apresentam o antígeno D. Figura 5. Sistema ABO e sistema Rh, com percentual de indivíduos de cada grupo. Fonte: Maurer (2014). Além dos outros grupos sanguíneos, o fator Rhesus D desempenha um papel impor- tante na superfície celular, principalmente, tendo em vista a imunização de uma mãe Rh negativa por uma criança Rh positiva em relação a outras gestações com crianças Rh positivas, que podem sofrer problemas causados pela presença de anticorpos. A sensibilização de uma mãe Rh negativa durante o parto de seu primeiro filho, quando uma criança Rh positiva, pode, em gestações subsequentes, causar problemas em outras crianças Rh positivas, pois os anticorpos atravessam a placenta (MAURER, 2014). Sistema ABO Os eritrócitos possuem moléculas de superfície, conhecidas como aglutinóge- nos, mostrados na Figura 6. Em casos de sensibilização prévia, há possibilidades de os aglutinógenos serem reconhecidos pelos anticorpos, como a aglutinina, encontrada no plasma sanguíneo. A ação antigênica dos eritrócitos é inata ou congênita, e, em contrapartida, os anticorpos do plasma são formados nos meses iniciais de vida, através da imunização durante o parto e/ou por meio de bactérias do intestino. A distribuição dos diversos grupos sanguíneos é condicionada geneticamente e tem uma variação geográfica acentuada. 13Sangue O sistema ABO é herdado segundo as Leis de Mendel, que reúne os funda- mentos que justificam os mecanismos de hereditariedade durante as gerações, sendo A e B codominantes (MAURER, 2014). Figura 6. Sistema ABO. Fonte: Maurer (2014, p. 31). Veja no Quadro 2 a divisão dos eritrócitos pelo sistema ABO. Fonte: Adaptado de Maurer (2014). Características de superfície dos eritrócitos Anticorpos do plasma Genótipo A Anti-A AA, A0 B Anti-B BB, B0 AB Nenhum AB Nenhum (O) Anti-A e Anti-B 00 Quadro 2. Divisão dos eritrócitos pelo sistema ABO Sangue14 Prova cruzada Por meio de soros de testes específicos, considerando como fator Anti-A e Anti-B, é provocada uma reação entre antígeno e anticorpo, conhecida como a hemaglutinação, ou aglutinação. Trata-se da chamada prova cruzada, mostrada na Figura 7. A prova cruzada antecede as transfusões de sangue e/ou transplantes de órgãos, com o objetivo de identificar o nível de compatibilidade. Na prova cruzada maior, os eritrócitos passam por uma mistura, considerando o soro do doador e o soro do receptor. Na prova cruzada menor, o soro do doador é misturado com os eritrócitos do receptor. Na transfusão de sangue, em geral, o sangue não passa por infusão total, passando por concentração de hemácias, sem o soro. Na prova cruzada maior, o soro anti-A, de cor azul, e soro anti-B, de cor amarela, são misturados aos eritrócitos do doador, em tubos menores de teste. Em situações nas quais os eritrócitos apresentam traços ou características superficiais, que favorecem o reconhecimento dos anticorpos, acontece uma aglutinação. O mesmo ocorre com os eritrócitos do receptor na definição do seu grupo ABO, ou seja, é evidenciada uma amostra menor do sangue total. As hemácias concentradas são encaminhadas para transfusão quando a com- patibilidade entre os eritrócitos do doador e o soro do receptor é identificada (MAURER, 2014). Estudamos, neste capítulo, que o sangue é constituído por uma matriz líquida, que consiste no plasma, e por fragmentos celulares suspensos no plasma, formando dois compartimentos extracelulares. As trocas entre o plasma e o líquido intersticial ocorrem, somente, nos capilares. Juntos, os componentes celulares e as proteínas sanguíneas trabalham para manter a homeostasia e os níveis de coagulação, que protegem contra as hemorragias. Além disso, as células do sangue também são importantes tanto para transportar o oxigênio quanto para o sistema de defesa corporal, ou sistema imunológico (SILVERTHORN, 2017). 15Sangue Figura 7. Prova cruzada. Fonte: Maurer (2014, p.33). MAURER, M. H. Fisiologia humana ilustrada. 2. ed. Barueri, SP: Manole, 2014. SILVERTHORN, D. U. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. WIDMAIER, E. P.; RAFF, H.; STRANG, K. T. Vander: fisiologia humana. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. Leituras recomendadas FOX, S. I. Fisiologia humana. 7. ed. Barueri, SP: Manole, 2007. SANTOS, N.C. M. Anatomia e fisiologia humana. 2. ed. São Paulo: Érica, 2014. (Eixos: Anatomia e saúde). Sangue16