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Professor Doutor Layon Zafra Lemos FISIOLOGIA HUMANA 2023 by Editora Edufatecie. Copyright do Texto C 2023. Os autores. Copyright C Edição 2023 Editora Edufatecie. O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correção e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permitido o download da obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais. REITORIA Prof. Me. Gilmar de Oliveira DIREÇÃO ADMINISTRATIVA Prof. Me. Renato Valença DIREÇÃO DE ENSINO PRESENCIAL Prof. Me. Daniel de Lima DIREÇÃO DE ENSINO EAD Profa. Dra. Giani Andrea Linde Colauto DIREÇÃO FINANCEIRA Eduardo Luiz Campano Santini DIREÇÃO FINANCEIRA EAD Guilherme Esquivel COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO Profa. Ma. Luciana Moraes COORDENAÇÃO ADJUNTA DE ENSINO Profa. Dra. Nelma Sgarbosa Roman de Araújo COORDENAÇÃO ADJUNTA DE PESQUISA Profa. Ma. Luciana Moraes COORDENAÇÃO ADJUNTA DE EXTENSÃO Prof. Me. Jeferson de Souza Sá COORDENAÇÃO DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal COORDENAÇÃO DE PLANEJAMENTO E PROCESSOS Prof. Me. Arthur Rosinski do Nascimento COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA EAD Profa. Ma. Sônia Maria Crivelli Mataruco COORDENAÇÃO DO DEPTO. DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS Luiz Fernando Freitas REVISÃO ORTOGRÁFICA E NORMATIVA Beatriz Longen Rohling Carolayne Beatriz da Silva Cavalcante Caroline da Silva Marques Eduardo Alves de Oliveira Isabelly Oliveira Fernandes de Souza Jéssica Eugênio Azevedo Louise Ribeiro Marcelino Fernando Rodrigues Santos Vinicius Rovedo Bratfisch PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO Bruna de Lima Ramos Carlos Firmino de Oliveira Hugo Batalhoti Morangueira Giovane Jasper Vitor Amaral Poltronieri ESTÚDIO, PRODUÇÃO E EDIÇÃO André Oliveira Vaz DE VÍDEO Carlos Henrique Moraes dos Anjos Pedro Vinícius de Lima Machado Thassiane da Silva Jacinto FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP L555f Lemos, Layon Zafra Fisiologia humana / Layon Zafra Lemos. Paranavaí: EduFatecie, 2024. 93 p. : il. Color. ISBN 978-65-5433-126-5 1. Fisiologia humana. 2. Fisiologia celular. I. Centro Universitário Unifatecie. II. Núcleo de Educação a Distância. III. Título. CDD: 23. ed. 612 Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577 As imagens utilizadas neste material didático são oriundas do banco de imagens Shutterstock . 3 AUTOR Possui graduação em CIÊNCIAS BIOLÓGICAS pela Universidade Paranaense - UNIPAR (2009), Especialização em Biotecnologia Aplicada à Agroindústria (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ - 2011), MESTRADO (2016) e DOUTORADO (2019) em BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL PELA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ. Docente na UNIFATECIE - Faculdade de Tecnologia e Ciências do Norte do Paraná a nível de Graduação nas disciplinas de Bases Biológicas, Fisiologia Humana, Patologia Geral, Genética e Biologia Molecular e Imunologia Geral nos cursos de Biomedicina, Farmácia, Fisioterapia, Nutrição, Estética e Cosmética e Medicina Veterinária. Além disso, possui experiência em pesquisa nas áreas de Toxicologia Ambiental (Genotoxicidade, Citotoxicidade, Mutagênese Ambiental) e Histologia de brânquias expostas à Agrotóxicos, com ênfase em estudos de genotoxicidade e citotoxicidade (in vivo) utilizando peixes como modelo experimental nas áreas de Biotecnologia Animal e Ambiental, Genética Animal e Biologia Celular. Informações e contato: Currículo Plataforma Lattes: http://lattes.cnpq.br/3323317457593344 Professor Doutor. Layon Zafra Lemos http://lattes.cnpq.br/3323317457593344 4 APRESENTAÇÃO Prezado(a) aluno(a), É com muita satisfação que apresento a você, a disciplina de “Fisiologia Humana”, na qual o principal objetivo é proporcionar a você aluno, a oportunidade de adquirir conhecimentos de diferentes áreas de estudos referente aos sistemas que compõem o organismo humano. Desta forma, na Unidade I, com o tema Tópicos de Fisiologia Celular, iremos abordar os principais conceitos e termos utilizados na Fisiologia Humana e também entender os principais mecanismos fisiológicos de uma célula sendo através de transportes de substâncias, produção e impulsos nervosos entre outros aspectos a nível fisiológico celular. Na Unidade II, Tópicos de Neurofisiologia e Fisiologia Motora, iremos abordar as principais estruturas e mecanismos celulares dos neurônios e células musculares gerando- se os principais mecanismos fisiológicos através da produção e transporte dos impulsos nervosos e também a formação de contração e relaxamento dos músculos no organismo humano. Em seguida, na Unidade III, em Tópicos de Fisiologia Cardiovascular e Respiratório entenderemos todas as etapas do sistema circulatório bombeando o sangue arterial e venoso para as células, tecidos e os órgãos e entender os principais mecanismos de Hematose sendo o processo ocorrendo nos alvéolos pulmonares a troca dos gases Dióxido de Carbono para o Oxigênio, gerando-se um sangue rico em CO2 e O2. Por fim, na Unidade IV, com o tema Tópicos de Fisiologia Gastrointestinal, Endócrino e Renal, entenderemos as principais etapas e mecanismos para gerar a produção do bolo alimentar (Quimo) e bolo fecal (Fezes), produção de moléculas de hormônios e produção e armazenamento da urina. Portanto, prezado(a) estudante, vamos à leitura desta apostila. 5 SUMÁRIO Tópicos de Fisiologia Gastrointestinal, Endócrino e Renal Tópicos de Fisiologia Cardiovascular e Respiratório Tópicos de Neurofisiologia e Fisiologia Motora Tópicos de Fisiologia Celular Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR1UNIDADEUNIDADE PLANO DE ESTUDO 7 • Introdução à Fisiologia Humana; • Fisiologia Celular. Objetivos da Aprendizagem • Definir Fisiologia e entender os principais mecanismos Homeostáticos dos sistemas funcionais do organismo humano; • Compreender que a célula é a unidade viva e funcional de um organismo e a diferença do meio interno e meio externo de uma célula; • Aprender os mecanismos de Feedback Negativo e Positivo; • Assimilar a estrutura e organização de uma célula eucariótica animal; • Entender os mecanismos de transportes de substâncias através das membranas celulares. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 8 INTRODUÇÃO Prezado (a) aluno (a)! Nesta unidade, aprenderemos os principais conteúdos referentes ao estudo da Fisiologia Celular, dedicado aos estudos das células, suas estruturas moleculares e seus principais mecanismos a nível celular e fisiológico. Em vista disso, nessa unidade, entenderemos o básico dos principais conteúdos necessários para o seu aprendizado, sendo os mesmos auxiliados posteriormente aos conteúdos específicos de cada curso de graduação referentes às áreas da saúde e da biologia. Portanto, para compreendermos os principais mecanismos fisiológicossão órgãos em formato de cone e de consistência esponjosa e revestidos por uma membrana denominada de Pleura; • Diafragma: músculo estriado esquelético cuja função é promover os movimentos da respiração denominados inspiração e expiração e está localizado a baixo dos pulmões auxiliando a contração e relaxamento dos pulmões para a entrada do ar atmosférico para dentro dos pulmões. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 FIGURA 6 - ESQUEMA DOS ÓRGÃOS DO SISTEMA RESPIRATÓRIO Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/flat-infographics-heart-anatomy-description- cardiac-1655678581 56TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 Assim o Sistema Respiratório é dividido em duas etapas denominadas de porção condutora e porção respiratória sendo (TORTORA e DERRICKSON, 2010): • Porção condutora: composta pelas estruturas fossas nasais, nasofaringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e bronquíolos terminais, gerando-se a função de entrada e saída do ar atmosférico para dentro do organismo humano e vice-versa. • Porção respiratória: porção formada pelos bronquíolos respiratórios, ductos alveolares e alvéolos com função de desencadear as trocas gasosas através da etapa denominada de Hematose. 2.1 Hematose Etapa que ocorre as trocas gasosas entre o sangue e o ar existente nos pulmões na porção dos alvéolos pulmonares difundindo-se para os capilares sanguíneos e o O2 penetra nas hemácias (células do sangue) e ligam-se com as Hemoglobinas (proteínas presentes no sangue). As hemoglobinas apresentam em sua estrutura química 4 cadeias e cada uma delas ligam-se a um grupo químico contendo Ferro chamada de região de grupo HEME. Assim, estas hemoglobinas transportam o sangue arterial (rico em O2) via coração - corpo - capilares sanguíneos – células/tecidos. O oxigênio é utilizado pelas células através da respiração celular e sendo liberado para dentro das células moléculas de CO₂. Este CO2 entra nos capilares sanguíneos e são levados novamente para o coração que impulsiona este sangue rico em CO2 chamado de sangue venoso, através do processo de difusão (passagem de substâncias de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração) (GUYTON e HALL, 2011) como mostra a Figura 7. 57TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 FIGURA 7 – ETAPAS DA HEMATOSE Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/structure-alveolus-163605506 . 2.2 Mecânica da ventilação pulmonar A respiração pulmonar movimento do diafragma. Esta respiração ocorre pelo processo de Inspiração onde a contração do Diafragma puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo e após este processo ocorre a continuação desta respiração através do processo de Expiração em que o diafragma simplesmente relaxa e a retração elástica do músculo dos pulmões, da parede torácica e das estruturas abdominais comprimem os pulmões expelindo o ar (GUYTON e HALL, 2011). Portanto, os músculos que puxam a caixa torácica para baixo durante o processo de expiração são através do reto abdominal que exerce a função de efeito poderoso de puxar para baixo as costelas inferiores, ao mesmo tempo, e em conjunto com outros músculos abdominais também comprimem o conteúdo abdominal para cima contra o diafragma e os intercostais internos (TORTORA e DERRICKSON, 2010). Por fim, as costelas durante a expiração estão anguladas para baixo, e os intercostais externos estão alongados anterior e inferior contraindo-se e puxam-se as costelas superiores 58TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 para frente com relação às inferiores, causando o mecanismo denominado de alavanca nas costelas, para levantar e produzir o processo de inspiração. Já os intercostais internos funcionam exatamente de modo oposto, atuando como músculos expiratórios, que se angulam entre as costelas na direção contrária e produzem a alavanca oposta (GUYTON e HALL, 2011) conforme é demonstrado na Figura 8. FIGURA 8 – ESQUEMA DOS MOVIMENTOS INSPIRAÇÃO E EXPIRAÇÃO Fonte: Adaptado de: WIKIMEDIA, 2013. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2316_ Inspiration_and_Expiration.jpg 59 • Hemácias: são células do sangue denominadas de Glóbulos Vermelhos. Seu tempo de vida no organismo humano é de 120 dias e sua função é transportar Oxigênio dos pulmões para todo o organismo, sendo células/ tecido/órgãos/sistema. • Plasma sanguíneo: líquido de coloração amarelo claro que representa 55% do volume total do sangue, sendo constituído por aproximadamente 90% de água e armazena proteínas, glicose, lipídeos, sais minerais e hormônios. • Anemias: ocorre através da deficiência de Hemoglobina no sangue podendo causar redução/diminuição do número das hemácias presentes no sangue, ou diminuição da redução de teor celular da hemoglobina podendo causar alguns tipos de Anemia nos seres humanos sendo: Anemia por perda sanguínea, Anemia aplástica, Anemia megaloblástica e Anemia hemolítica. Fonte: O autor (2021). Por que é importante entender os principais mecanismos da circulação sanguínea e respiração para auxiliar no tratamento dos pacientes acometidos a distúrbios circulatórios e respiratórios? Fonte: O autor (2021). REFLITA SAIBA MAIS TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 60 Prezado(a) aluno(a)! Nesta unidade aprendemos os principais mecanismos da circulação humana. Além disso, vimos os principais constituintes que compõem o sistema circulatório e entendemos os tipos e as etapas da circulação humana denominada de Circulação Pulmonar (trajeto do sangue venoso rico em CO2 no sentido da via CORAÇÃO – PULMÃO – CORAÇÃO) e a Circulação Sistêmica (trajeto do sangue arterial rico em O2 no sentido da via CORAÇÃO – SISTEMAS CORPORAIS – CORAÇÃO). Estudamos os principais mecanismos da respiração humana e todo o trajeto do ar atmosférico, entrando e passando por diversas estruturas celulares e órgãos do organismo humano, formando todo o sistema respiratório e a via de locomoção do ar até o seu destino final nos pulmões, para ocorrer o mecanismo de Hematose que é uma das principais funções do sistema respiratório para ocorrer as trocas gasosas gerando-se o sangue venoso e arterial para nutrir nossas células/tecidos/órgãos. Por fim, finalizamos mais uma unidade da disciplina de Fisiologia Humana e até a próxima unidade. CONSIDERAÇÕES FINAIS TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 61TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 LEITURA COMPLEMENTAR Doenças Cardiovasculares: • Hipertensão Arterial Sistêmica (HAS): níveis elevados da pressão arterial nos seres humanos e pode desenvolver algumas patologias sendo: cardiopatia isquêmica, insuficiência cardíaca, acidente vascular cerebral (AVC), entre outras patologias. • Cardiopatia Isquêmica (CI): redução ou interrupção do fluxo do sangue nos vasos sanguíneos, podendo causar patologias como o infarto agudo do miocárdio ou ataque cardíaco desencadeados por lesões no músculo do coração, reduzindo a contração ou bombeamento do fluxo sanguíneo para o corpo. • Morte Súbita Cardíaca (MSC): podendo gerar sintomas ou sinais assintomáticos, levando este indivíduo a parada cardiorrespiratória, em que o coração não consegue bombear o sangue para o corpo, resultando a morte súbita do indivíduo. Doenças Respiratórias: • Asma: nflamação nas partes internas do pulmão provocando inchaço e diminuindo o transporte e a circulação do ar nos pulmões, causando falta de ar, dificuldade em respirar, tosse sem catarro, chiado no peito e fadiga. • Tuberculose: causada pela bactéria Mycobacterium tuberculosis afetando e contaminando os pulmões, causando tosse com sangue, dor para respirar, suor noturno, perda de peso e falta de ar. • Gripe: causada pela contaminação do vírus Influenza (7 a 10 dias), apresentando sintomas como tosse, dor de cabeça, febre e coriza.Fonte: O autor (2021). 62 MATERIAL COMPLEMENTAR FILME/VÍDEO • Título: Qual é a diferença entre pressão arterial Sistólica e Diastólica - diferença entre pressão arterial • Ano: 2020. • Sinopse: Este vídeo demonstra os tipos e suas devidas diferenças entre a arterial Sistólica e Diastólica, assim como as diferenças entre pressão arterial. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=mRbQCbfOAAQ&- t=13s FILME/VÍDEO • Título: Ventilação pulmonar • Ano: 2021 • Sinopse: Este vídeo demonstra a etapa completa de como ocorre a ventilação pulmonar nos seres humanos. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=I-rwwI-GkzY&t=1s LIVRO • Título: Princípios de anatomia e fisiologia • Autor: TORTORA, G. J; DERRICKSON, B. • Editora: Koogan, 2010. • Sinopse: Décima segunda edição de Princípios de Anatomia e Fisiologia apresenta as principais características, funções e mecanismos homeostáticos de cada sistema fisiológico que compõem o organismo humano, através das relações entre estrutura e função das células/tecidos/órgão. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 https://www.youtube.com/watch?v=mRbQCbfOAAQ&t=13s https://www.youtube.com/watch?v=mRbQCbfOAAQ&t=13s https://www.youtube.com/watch?v=I-rwwI-GkzY&t=1s Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENAL4UNIDADEUNIDADE PLANO DE ESTUDO 64 • Fisiologia Gastrointestinal; • Fisiologia Endócrina; • Fisiologia Renal. Objetivos da Aprendizagem • Entender e compreender os principais constituintes do Sistema Gastrointestinal; • Compreender a via que o alimento é percorrido no Trato Gastrointestinal e seus tipos funcionais de movimentação do alimento; • Entender os mecanismos básicos de secreção no Trato Alimentar; • Aprender e compreender os principais constituintes do Sistema Endócrino; • Entender as principais funções corporais dos mensageiros químicos da via endócrina; • Entender e compreender a via endócrina dos hormônios Insulina, Glucagon e Diabetes Mellitus; • Aprender e compreender os principais constituintes do Sistema Renal; • Entender os mecanismos das vias de produção e condução da urina; • Entender as etapas de absorção, secreção, reabsorção e regulação dos metabólitos e eletrólitos. TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 65 Prezado(a) aluno(a)! Nesta unidade aprenderemos os principais conteúdos, conceitos e mecanismos referentes aos estudos dos Sistemas Digestório, Endócrino e Renal. No Sistema Digestório aprenderemos a via correta e completa do alimento ingerido pela cavidade bucal indo em direção a outros órgãos e produzindo diversas etapas como os movimentos peristálticos, digestão mecânica e química, produção do bolo alimentar (Quimo), absorção, reabsorção, secreção e regulação dos nutrientes presentes no alimento (proteínas, lipídeos, carboidratos, glicose, etc.) e finalizando a etapa da digestão pela formação/produção do bolo fecal (fezes). Além disso, iremos aprender os principais mecanismos da produção e liberação dos hormônios sendo de extrema importância para o organismo gerando-se diversas funções específicas para as nossas células, e também entender como são produzidos, suas principais funções de via metabólica no organismo gerando-se a manutenção e controle da quantidade de glicose (açúcar) presente no sangue através dos hormônios Insulina e Glucagon. Por fim, finalizaremos a unidade aprendendo a respeito do Sistema Renal desde seus constituintes até a produção e armazenamento da urina e suas principais etapas no organismo, sendo a absorção, secreção, reabsorção e regulação dos metabólitos e eletrólitos. Portanto, prezado(a) aluno(a), desejo a você, uma boa leitura e aprendizado. INTRODUÇÃO TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 66 A fisiologia do sistema gastrointestinal corresponde aos estudos referentes a via que este alimento foi ingerido no trato gastrointestinal, desde a primeira porção e contato com a cavidade oral/bucal até a cavidade final - intestino grosso e porção do reto desencadeando todos os processos fisiológicos da digestão sendo mecânica e química. Primeiramente, antes de entendermos todas as etapas deste processo de digestão mecânica e química precisamos compreender quais são seus constituintes: Boca, Faringe, Esôfago, Estômago, Intestino Delgado e Grosso, Reto e glândulas anexas (Glândulas salivares, Fígado e Pâncreas) (TORTORA e DERRICKSON, 2010) (Figura 1). • Boca: início da digestão, apresentando o primeiro contato com o alimento e o corpo. Além disso, na cavidade interna da boca possuem os dentes que iniciam a etapa da digestão mecânica iniciando a trituração deste alimento ingerido e também apresenta a saliva que é produzida pelas glândulas salivares que apresentam enzimas como a amilase que inicia a etapa de digestão dos carboidratos. • Faringe: órgão que faz parte do sistema digestório e respiratório, sendo o alimento ingerido na cavidade da boca, passa pela faringe e é transportado para o esôfago. • Esôfago: órgão de formato tubular e musculoso, gerando-se a conexão da faringe com o estômago, apresentando o mecanismo de contrações/movimentos peristálticos. • Estômago: órgão que recebe o alimento do esôfago e apresenta uma diversidade de enzimas que auxiliam na digestão química destes nutrientes do alimento FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL 1 TÓPICO TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 67TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 ingerido, sendo quebradas as suas ligações químicas através da formação do suco gástrico produzindo o bolo alimentar e este bolo alimentar quando está totalmente pronto passa para uma consistência denominada de Quimo que será destinado ao intestino delgado. • Intestino delgado: porção mais longa do sistema digestório, apresentando cerca de 6 metros de comprimento. Este órgão é dividido em 3 segmentos, sendo o duodeno, jejuno e íleo, cujo apresenta a função de maior parte da digestão e absorção dos nutrientes que foram ingeridos do alimento através da formação de microvilosidades que auxiliam na absorção destes nutrientes. • Intestino grosso: porção apresentando cerca de 1,5 metros de cumprimento, sendo sua principal função a absorção de água e eletrólitos e formação do bolo fecal (nutrientes não absorvidos no intestino delgado). • Reto: porção final do intestino grosso com função de eliminar o bolo fecal produzido no intestino grosso. Glândulas anexas: • Glândulas salivares: produz saliva (água, enzimas e glicoproteínas), sendo produzidas no interior da cavidade bucal com função de lubrificar o alimento ingerido. • Fígado: apresenta diversas funções no organismo. No sistema digestório apresenta a função de produzir a Bile (auxiliando na digestão e absorção de gorduras), a bile é armazenada na vesícula biliar. • Pâncreas: glândula mista responsável pela produção dos hormônios Insulina e Glucagon, além disso, o pâncreas produz o suco pancreático (enzimas digestivas) facilitando a absorção destes nutrientes ingeridos pelo alimento. 68TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 1 - ÓRGÃOS DO SISTEMA DIGESTÓRIO Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/medical-education-chart-biology-digestive- system-638539159. 1.1 Processos da fisiologia do sistema gastrointestinal As etapas da fisiologia do sistema gastrointestinal estão relacionadas a dois tipos de digestão, sendo: • Digestão mecânica: apresentando as etapas de mastigação, deglutição, peristaltismo e defecação. • Digestão química: apresentando as etapas de insalivação, quimificação e quilificação. Através das etapas da digestão, iniciamos o entendimento da via que este alimento ingerido percorrerá até o seu estágio final denominado de bolo fecal, apresentando as seguintes etapas: 1.1.1 Mastigação A etapa da mastigação é compostapor dentes adaptados, sendo os dentes anteriores (incisivos) com função de cortar o alimento e os posteriores (molares) com função de triturar o alimento reduzindo o seu tamanho. 69TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 Além disso, a mastigação também é auxiliada pelos músculos da mastigação, apresentando nervos que auxiliam no processo de estimulação através dos estímulos neurais. Este processo é desencadeado pelos reflexos de mastigação que quando o alimento está na cavidade interna da boca desencadeia os músculos da mastigação a gerar estes estímulos para iniciar o processo da digestão alimentar (GUYTON e HALL, 2011). 1.1.2 Deglutição A etapa da deglutição é proporcionada pela Faringe (via digestória e respiratória) é dividida em 3 estágios sendo o Estágio Voluntário (fase oral) onde a língua impulsiona o bolo alimentar sendo este bolo comprimido e empurrado para trás em direção a faringe através da pressão da língua para cima e para trás contra o palato (céu da boca). O segundo estágio é denominado de Estágio Faríngeo da deglutição, o qual este bolo alimentar foi levado para a parte posterior da cavidade bucal e faringe, gerando-se o fechamento das cordas vocais e da epiglote inibindo a entrada de ar atmosférico para gerar a propulsão do bolo alimentar ir em direção ao esôfago através dos movimentos peristálticos. Após este segundo estágio é finalizado a etapa da deglutição pelo estágio denominado de Estágio Esofágico da deglutição gerando-se a locomoção do bolo alimentar que está no esôfago vá em direção ao estômago através das ondas peristálticas deslocando-se este bolo alimentar através da abertura e fechamentos dos esfíncteres, proporcionando este movimento da ação voluntária e involuntária da digestão (TORTORA e DERRICKSON, 2010). 1.1.3 Função motora do estômago O estômago apresenta como funções motoras as características de armazenamento de uma grande quantidade de alimento sendo este alimento ingerido indo na direção ao estômago-intestino (duodeno) e também misturados com as secreções gástricas secretadas pelas glândulas gástricas localizadas em quase toda a extensão da parede interna do estômago provocando ondas constritivas peristálticas fracas produzindo a mistura do alimento com diversos tipos de enzimas como por exemplos as enzimas lipases (degrada lipídeos), lactase (degrada lactose), protease (degrada proteína) presentes nesta secreção gástrica e gerando um produto final denominado de Quimo (consistência semilíquida a pastosa) (GUYTON e HALL, 2011). Com o quimo formado e produzido inicia-se a próxima etapa das funções motoras do estômago denominada de Esvaziamento do estômago produzido internamente na parede do estômago as contrações peristálticas fortes que irá causar o esvaziamento do estômago 70TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 e este quimo (bolo alimentar) será bombeado do estômago para o intestino delgado na porção do duodeno. 1.1.4 Movimentos do intestino delgado Após o quimo ser bombeado para o intestino delgado, gerará dois tipos de movimentos, sendo denominados de Contrações de mistura e Contrações propulsivas (GUYTON e HALL, 2011). • Contrações de mistura: etapa que ocorre o recebimento do quimo vindo do estômago até a porção inicial do intestino delgado, ocorrendo o estiramento da parede intestinal, provocando as contrações concêntricas localizadas, espaçadas ao longo do intestino. Estas contrações são denominadas de contrações de segmentação que gera o relaxamento da parede da musculatura do intestino delgado, dividindo o quimo em pedaços para iniciar e facilitar a digestão e absorção dos nutrientes. • Contrações propulsivas: etapa que ocorre as ondas peristálticas, podendo ocorrer em qualquer parte do intestino delgado, e movendo-se este quimo até a direção do ânus. 1.1.5 Movimentos do intestino grosso As principais funções do intestino grosso é a Absorção de água e de eletrólitos do quimo (sais minerais: sódio, potássio, cloreto e bicarbonato) para formar as fezes sólidas e também armazenar o material fecal até que possa ser expelido (Figura 2). 71TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 2 - ESQUEMA DEMONSTRANDO AS PARTES DO INTESTINO GROSSO Fonte: Adaptado de: WIKIMEDIA, 2007. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Aparelho_digestivo#/media/Ficheiro:Digestive_system_diagram_pt.svg. Acesso em: 14 out. 2021. 72 A fisiologia do Sistema Endócrino corresponde aos estudos referentes a múltiplas atividades das células, tecidos e órgãos do corpo humano, sendo coordenadas pelo sistema denominado de mensageiros químicos. Estes mensageiros químicos podem ser denominados de Neurotransmissores, Hormônios endócrinos, Hormônios neuroendócrinos, Parácrinos, Autócrinos e Citocinas (GUYTON e HALL, 2011) sendo: • Neurotransmissores: liberados pelos terminais de axônios dos neurônios atuando no local destes neurônios para o controle das funções destas células neurais. • Hormônios endócrinos: liberados pelas glândulas ou algumas células sanguíneas especializadas auxiliando no transporte destes hormônios de função de células-alvo. • Hormônios neuroendócrinos: são hormônios que serão secretados pelos neurônios presentes no sangue circulante. • Parácrinos: são secretados nas células do líquido extracelular afetando as células-alvo vizinhas de tipos diferentes. • Autócrinos: secretados por células no líquido extracelular e afetam a função das mesmas células produzidas e apresentando receptores na superfície celular. • Citocinas: são moléculas de peptídeos (formado por aminoácidos através das ligações peptídicas), sendo secretados por células no líquido extracelular e podendo funcionar como hormônios autócrinos, parácrinos e endócrinos. FISIOLOGIA ENDÓCRINA2 TÓPICO TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 73 Primeiramente, antes de entendermos todas as etapas da produção destes mensageiros químicos, precisamos compreender quais são seus constituintes que fazem partes do Sistema Endócrino, compondo as glândulas endócrinas (são glândulas que secretam hormônios e estes hormônios são transportados pelo Sistema Circulatório indo em direção a todas as células do nosso corpo) sendo como exemplos: Glândula Pineal, Hipotálamo, Hipófise, Tireoide, Suprarrenais, Pâncreas, Ovários e Testículos (TORTORA e DERRICKSON, 2010) (Figura 3). - Glândula Pineal: produz e secreta o hormônio Melatonina (regulação dos ritmos biológicos). - Hipotálamo: produção de diversos hormônios como as: • Ocitocina (estimulação da contração uterina e ejeção de leite nas glândulas mamárias); • ADH (hormônio antidiurético – reabsorção de nutrientes e eletrólitos nos rins). - Hipófise: produção de diversos hormônios como: • FHC (hormônio folículo-estimulante – crescimento dos folículos ovarianos e maturação dos espermatozoides); • LH (hormônio luteinizante – gônadas masculinas e femininas – função: síntese de testosterona e estímulos da ovulação); • TSH (hormônio estimulador da Tireoide – estimulação da secreção dos hormônios da Tireoide), entre outros. - Tireoide: produção de Tiroxina (T4) e tri-iodotironina (T3), e Calcitonina (diminuição da concentração de Cálcio no sangue). - Suprarrenais: produção de: • Epinefrina e Norepinefrina (produzidos na medula suprarrenal com função de estimular o aumento de glicose no sangue); • Glicocorticoides: (produzidos no córtex da suprarrenal com função de metabolização da glicose no sangue). - Pâncreas: produção de Glucagon (aumento dos níveis de glicose no sangue) e Insulina (redução e entrada de glicose nas células). - Ovários: produção de Estrogênio (ciclo menstrual e características femininas) e o Progesterona (crescimento do endotélio – ciclo menstrual). - Testículos: produção de Testosterona (desenvolvimento do sistema reprodutor masculinoe suas características corporais). TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 74 2.1 Estrutura química e produção de hormônios Hormônios são formados por estruturas químicas produzidos através das glândulas endócrinas e secretados na corrente sanguínea. Estes hormônios podem ser divididos em 3 classes, sendo elas (GUYTON e HALL, 2011): • Proteínas e polipeptídeos: sendo estes hormônios secretados pela Hipófise, Pâncreas (Glucagon e Insulina) e pela Paratireoide (Paratormônio), entre outros tipos. • Esteroides: sendo secretados pelo córtex adrenal (Cortisol e aldosterona), Ovários (Estrogênio e Progesterona), Testículos (Testosterona) e pela Placenta (Estrogênio e Progesterona). • Derivados do aminoácido Tirosina: sendo secretados pela Tireoide (Tiroxina e Tri-iodotironina), Medula Óssea (Epinefrina e Norepinefrina). TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 3 - GLÂNDULAS ENDÓCRINAS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/endocrine-system-human-anatomy-silhouette- highlighted-292036703. 75 Portanto, de acordo com estas 3 classes de hormônios citadas acima, cada tipo de hormônio apresenta e possui uma estrutura química específica para cada tipo, podendo ser formados por moléculas de proteínas, lipídeos ou amina (GUYTON e HALL, 2011). • Hormônios do tipo estrutural formados por Proteínas apresentam uma maior afinidade com as moléculas de água, sendo denominados de Hormônios hidrossolúveis transportados no sangue com maior facilidade por apresentarem afinidade com a água e sendo deslocados rapidamente para a sua célula-alvo. • Hormônios do tipo estrutural formados por Lipídeos não apresentam afinidade com as moléculas de água, com isso não são solúveis em água e seu transporte no sangue precisa de auxílio de proteínas plasmáticas para facilitar o transporte até as células-alvo. • Hormônios do tipo estrutural formados por Aminas são liberados principalmente nas glândulas Tireoide e Supra renais, precisando do auxílio de proteínas transportadoras para auxiliar e facilitar o transporte até as células-alvo. 2.2 Glândulas exócrinas As Glândulas Exócrinas (Figura 4) produzem e lançam uma secreção na superfície do corpo ou na luz (região interna de um órgão) apresentando em sua composição/ formação de canais ou ductos por onde estas secreções produzidas irão ser transportadas e eliminadas. Estas glândulas são classificadas de acordo com sua morfologia através do local que esta secreção será liberada, podendo ser dos tipos de Glândulas exócrinas tubulares, Glândulas exócrinas alveolares e Glândulas exócrinas túbulo-acinosas, sendo encontradas no corpo humano como as Glândulas Mamárias, Sudoríparas e Sebáceas (GUYTON e HALL, 2011). TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 76 2.3 Insulina, glucagon e diabetes mellitus Os hormônios Insulina e Glucagon tem como função a regulação normal do metabolismo da glicose, dos lipídeos e das proteínas, sendo secretados pelo Pâncreas. O Pâncreas humano é formado por 2 tipos de tecidos principais denominados de ácino (porção que secreta o suco digestivo no duodeno) e as Ilhotas de Langerhans (porção que secreta Insulina e Glucagon diretamente no sangue) (GUYTON e HALL, 2011). 2.3.1 Insulina O hormônio Insulina é uma proteína de peso molecular pequeno, sendo formada por duas cadeias de aminoácidos ligados por meio de ligações dissulfeto. Moléculas de Insulina são sintetizadas nas células beta (células endócrinas presentes nas Ilhotas de Langherans do pâncreas com função de produzir e secretar o hormônio Insulina para a corrente sanguínea). Com isso, a Insulina apresenta diversas funções e efeitos no organismo humano, sendo (GUYTON e HALL, 2011): • Insulina no metabolismo dos carboidratos: após a ingestão de alimentos rica em carboidratos, a glicose absorvida para o sangue causa uma secreção rápida de insulina, sendo as mesmas armazenadas nos tecidos do organismo. • Insulina no metabolismo de glicose nos músculos: os músculos dependem de glicose e ácidos graxos, para produzir energia. Quando as membranas TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 4 - DIFERENÇA MORFOLÓGICA DAS GLÂNDULAS EXÓCRINAS E ENDÓCRINAS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/epithelial-gland-types-1088531576. 77 dos músculos estão em repouso gera a estimulação da insulina da ingestão de alimentos, sendo esta insulina secretada e produzindo energia para estes músculos. • Insulina promove a captação e o armazenamento da glicose hepática: etapa que ocorre à absorção da insulina após as refeições, sendo a mesma armazenada imediatamente no fígado sob forma de glicogênio. • Insulina promove a produção e armazenamento de gorduras: etapa de armazenamento de gordura no tecido adiposo. A produção ocorre nas células hepáticas e os ácidos graxos são transportados do fígado para serem armazenados no tecido adiposo. • Insulina no metabolismo das proteínas: após à ingestão de alimentos é encontrado no sangue uma grande quantidade de proteínas, carboidratos e gorduras, assim nesta etapa ocorre o armazenamento nos tecidos através da presença de insulina que irá desencadear o armazenamento destas moléculas. 2.3.2 Glucagon O hormônio Glucagon é formado por uma grande quantidade de polipeptídeos, sendo composto por uma cadeia de 29 aminoácidos. Este hormônio é produzido no pâncreas na porção das ilhotas de Langerhans e desencadeia as funções de metabolismo da glicose sendo a quebra do glicogênio hepático denominado de etapa da Glicogenólise e também desenvolve o aumento da Gliconeogênese no fígado. Portanto, o Glucagon atua no fígado com a função de absorver a insulina e sintetizar a quebra da glicose em glicogênio após as refeições, estimulando o fígado a decompor o glicogênio sintetizado anteriormente e convertendo este glicogênio em glicose e está glicose ser liberada para a corrente sanguínea gerando-se a homeostasia da glicose no sangue. 2.3.3 Diabetes mellitus A Diabetes Mellitus é uma síndrome metabólica defeituosa de carboidratos, lipídeos e proteínas, causado pela ausência da secreção de insulina como também pela diminuição da sensibilidade dos tecidos à insulina. Existem duas classificações sendo: diabetes tipo I e tipo II (GUYTON e HALL, 2011). • Diabetes tipo I: Diabetes Mellitus sendo o portador dependente de insulina e ocorre pela ausência de secreção da insulina, devido a lesões das células beta do pâncreas prejudicando a produção de insulina. TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 78 • Diabetes tipo II: Diabetes Mellitus sendo o portador não dependente de insulina e ocorre pela diminuição da sensibilidade dos tecidos-alvo ao efeito metabólico da insulina (resistência insulínica). Corresponde aproximadamente 90%-95% de todos os casos de diabetes, sendo desencadeado pelo aumento da prevalência da obesidade gerando-se esta resistência à insulina. TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 79 A fisiologia do Sistema Renal corresponde aos estudos das principais funções dos rins eliminando do corpo humano o material indesejado ingerido/produzido pelo metabolismo e também controlar o volume e a composição dos líquidos corporais produzindo a urina. Primeiramente, antes de entendermos todas as etapas da produção da absorção, secreção, reabsorção e regulação dos metabólitos e eletrólitos produzidos no organismo humano, precisamos compreender quais são seus constituintes sendo: os Rins, Vias Urinárias (Bexiga, Ureteres e Uretra) (Figura 5). FISIOLOGIA RENAL 3 TÓPICO TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 5 - ÓRGÃOS DO SISTEMA URINÁRIO Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/medical-education-chart-biology-urinary- system-638539345 80TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL,ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 3.1. Anatomia e fisiologia dos Rins: O ser humano é composto por 2 Rins, sendo situados na parede posterior do abdômen. Cada rim pesa cerca de 150 gramas e sua estrutura é composta pelo lado medial, cada rim apresenta uma região denominada de Hilo. Este Hilo passa as artérias e as veias renais, vasos linfáticos, suprimento nervoso e ureter com função de transportar a urina do rim para a bexiga (GUYTON e HALL, 2011). Com isso, os Rins realizam diversas funções no organismo humano produzindo: • Filtração do plasma e remoção de substâncias do filtrado em intensidades variáveis, gerando-se a limpeza destas substâncias como os metabólitos e eletrólitos presentes no plasma; • Regulação do balanço de água e eletrólitos; • Regulação da osmolaridade dos líquidos corporais e concentração dos eletrólitos; • Regulação da pressão arterial; • Regulação ácido-básico nas células; • Secreção, metabolismo e excreção de moléculas de hormônios; • Gliconeogênese (vias metabólicas de produção de glicose). Internamente, os rins apresentam uma estrutura denominada de Néfrons, sendo uma unidade funcional dos Rins para a produção da urina no corpo humano. Cada rim é composto por aproximadamente de 800.000 a 1 milhão de néfrons que produzirá a urina. Cada estrutura de um néfron contém um grupo de capilares denominados de Glomérulo(GUYTON e HALL, 2011) (Figura 6): • Glomérulo: função de apresentar uma grande quantidade de líquido que será filtrado no sangue e estes glomérulos são recobertos por células epiteliais sendo envolvidos pela cápsula de Bowman (filtração dos metabólitos e eletrólitos do sangue); • Túbulo: recebe o líquido filtrado do glomérulo e o mesmo é convertido em urina em direção ao túbulo proximal, alça de Henle e túbulo distal até a pelve renal, sendo esta urina transportada até o ureter. 81TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 6 - ESTRUTURA DE UM NÉFRON Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/anatomy-drawing-version-cartoon-about- human-1912299664. 3.2 Ureteres O Sistema Urinário dos humanos é composto por 2 estruturas denominadas de Ureter, cada ureter apresenta uma estrutura tubular formada por tecido muscular liso desencadeando as funções de recebimento e impulsionando a urina produzida nos néfrons (parte interna dos rins) e esta urina transportada até a bexiga urinária. 3.3 Bexiga urinária A bexiga urinária é composta por 2 partes, sendo a parte principal denominada de Corpo (região interna da bexiga onde a urina é armazenada) e a região denominada de Colo (parte inferior do colo da bexiga/porção de conexão com a uretra) (TORTORA e DERRICKSON, 2010) (Figura 7). 82TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 FIGURA 7 - ESTRUTURA DA BEXIGA Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/full-empty-urinary-bladder-human-organ-1318199213 A urina é armazenada na bexiga devido ao processo denominado de Micção (esvaziamento e encher a bexiga com a urina). Este processo de micção ocorre através de 2 etapas: • Primeira etapa: a bexiga se enche progressivamente até que a tensão na parede interna da bexiga atinja seu nível máximo de armazenamento de urina. • Segunda etapa: reflexo do nervo Reflexo da micção que gera a etapa de esvaziamento da bexiga, sendo esta urina translocada para a uretra. 3.4 Uretra A uretra é um órgão do Sistema Urinário que tem a função de eliminar a urina armazenada na bexiga para o meio externo do corpo humano. Nos homens, a uretra corresponde ao transporte da urina e também a ejaculação apresentando um tamanho de 20 cm sua extensão, essa uretra masculina é dividida em 3 porções: Uretra prostática, Uretra membranosa e Uretra esponjosa. Nas mulheres, a uretra é um órgão exclusivo para eliminar a urina armazenada na bexiga e apresenta um tamanho entre 4 a 5 cm (TORTORA e DERRICKSON, 2010). 83 • Composição da Bile: A bile é produzida no Pâncreas e armazenada na Vesícula Biliar apresentando seus constituintes: moléculas de água, bicarbonato de sódio, pigmentos, gordura, sais inorgânicos, colesterol e ácido clorídrico apresentando a função de emulsificação/quebra de moléculas de lipídeos (gordura). • Hipotireoidismo: deterioração progressiva e fibrose da glândula tireoide resultando na diminuição ou ausência da secreção do hormônio tireoidiano desencadeando sintomas como: cansaço excessivo, depressão, dores musculares, sonolência excessiva, intestino preso entre outros sintomas. • Hipertireoidismo: tamanho da tireoide aumentada e aumento excessivo de secreção dos hormônios da tireoide podendo desencadear sintomas como: alta excitabilidade, intolerância ao calor, redução de sudorese, perda de peso, insônia, fadiga extrema entre outros sintomas. Fonte: O autor (2021). SAIBA MAIS TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 3.5 Etapas da fisiologia urinária De acordo com a intensidade de diferentes substâncias que são encontradas no organismo humano, as mesmas são excretadas pela urina através da soma de 3 etapas sendo (GUYTON e HALL, 2011): • Filtração glomerular: início da formação da urina devido à grande quantidade de líquidos contendo diversos metabólitos, sendo os mesmos filtrados nos capilares glomerulares em direção ao interior da cápsula de Bowman. Este líquido filtrado nesta cápsula é transportado pelos túbulos e gera a modificação da reabsorção de moléculas de água e solutos específicos produzindo à etapa de filtração. • Reabsorção e secreção de substâncias dos túbulos renais para o sangue: Esta etapa é a mais importante, sendo determinado pela secreção de uma grande quantidade de eletrólitos como o potássio, íons de hidrogênio, entre outras, sendo as mesmas secretadas pela urina. Além desta etapa de reabsorção e secreção, ocorre a retirada da maioria das substâncias do sangue, sendo principalmente eliminadas os produtos finais do metabolismo como ureia, creatinina, ácido úrico, uratos e também alguns tipos de fármacos ingeridos, gerando a etapa de filtração destas substâncias presentes no sangue e urina sendo eliminadas para o meio externo do organismo humano. 84 Porque é importante entender as vias da digestão e as vias hormonais nos seres humanos para facilitar o atendimento do mesmo através de exames clínicos, dietas elaboradas para cada paciente e exercícios físicos específicos para auxiliar no tratamento e melhorar a qualidade de vida deste paciente? Fonte: O autor (2021). REFLITA TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 85 Prezado(a) aluno(a)! Esta unidade trouxe uma melhor compreensão dos principais tópicos referentes aos estudos dos sistemas Digestório, Endócrino e Renal, entendendo cada etapa e as vias fisiológicas e metabólicas de cada sistema que compõe e constitui o organismo humano. Assim, a disciplina de Fisiologia Humana finaliza-se com estes conteúdos de extrema importância para diversos cursos da área da saúde e da área biológica sendo esta disciplina uma das mais importantes para entender os diversos mecanismos biológicos, fisiológicos e metabólicos de cada sistema abordados nas Unidades I, II, III e IV, proporcionando aos alunos um melhor entendimento do corpo humano. Um Abraço e que tenham um ótimo aprendizado e sejam bem sucedidos em suas carreiras profissionais, grato. CONSIDERAÇÕES FINAIS TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 86 LEITURA COMPLEMENTAR Aplicação de Conceitos: Digestão Mecânica: apresentando as etapas de mastigação, deglutição, peristaltismo e defecação. Digestão químicas: apresentando as etapas de insalivação, quimificação e quilificação. Eletrólitos: substâncias formadas por íons de cargas positivas, negativas ou neutras presentes nas células. Ex: Sódio, Potássio, Cálcio, etc. Glândulas Endócrinas: glândulas que secretam hormônios e estes hormônios são transportados pelo sistema circulatórioindo em direção a todas as células do nosso corpo. Ex: Glândula pineal, Hipotálamo, Hipófise, Tireoide, Supra renais, Pâncreas, Ovários e Testículos. Glândulas Exócrinas: produzem e lançam uma secreção na superfície do corpo ou na luz (região interna de um órgão) apresentando em sua composição/formação de canais ou ductos por onde estas secreções produzidas irão ser transportadas e eliminadas. Ex: Glândulas Mamárias, Sudoríparas e Sebáceas. Hormônios: são formadas por estruturas químicas produzidos através das glândulas endócrinas e secretados na corrente sanguínea. Movimentos peristálticos: movimentação do alimento ingerido no corpo humano, gerando-se contração e relaxamento dos músculos que compõem o sistema gastrointestinal. Fonte: GUYTON & HALL, 2011; PRESTON & WILSON, 2014; TORTORA & DERRICKSON, 2010. TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 87 MATERIAL COMPLEMENTAR FILME/VÍDEO • Título: Conheça o trato gastrointestinal! | Vida e evolução | Khan Academy • Ano: 2019 • Sinopse: Este vídeo demonstra a Anatomia e fisiologia gastrointestonal humana e todo o processos fisiológico do alimento sendo introduzido no organismo humano até ao seu destino final produzindo o bolo fecal. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=f5SAkAl-39Y&t=31s FILME/VÍDEO • Título: Aula 1 Endócrino - Glândula exócrina e endócrina e feedback • Ano: 2016 • Sinopse: A aula 1 de Endócrino define glândula exócrina, glândula endócrina e descreve o mecanismo geral de ação de um hormônio. A aula explica também como ocorre o feedback ou retroalimentação. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=0f21KUA7jgs LIVRO • Título: Fisiologia Humana: Uma Abordagem Integrada • Autor: Silverthorn, D; U • Editora: Artmed, 7ª edição. • Sinopse: A 7ª edição de Fisiologia humana apresenta as principais características da abordagem integrada dos sistemas que compoem o corpo humano. Além disso, apresenta uma atualização nas áreas de neurobiologia, sistema digestório e na fisiologia reprodutiva, auxiliando os estudos destes sistemas. TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 https://www.youtube.com/watch?v=f5SAkAl-39Y&t=31s https://www.youtube.com/watch?v=f5SAkAl-39Y&t=31s https://www.youtube.com/watch?v=0f21KUA7jgs 88 MATERIAL COMPLEMENTAR FILME/VÍDEO • Título: Formação da urina • Ano: 2019 • Sinopse: Este vídeo demonstra todas as etapas e os constituintes do sistema urinário dos seres humanos desde a formação e destino final da urina. TÓPICOS DE FISIOLOGIA GASTROINTESTINAL, ENDÓCRINO E RENALUNIDADE 4 89 CONCLUSÃO GERAL Prezado(a) aluno(a), Neste material, busquei trazer para você aluno a melhor compreensão e oportunidade de adquirir os principais conhecimentos referente aos estudos que compõem os Sistemas dos Seres Humanos, sendo o sistema Nervoso, Muscular, Circulatório, Respiratório, Digestório, endócrino e Renal, através dos principais mecanismos e vias fisiológicas, metabólicas e celulares de cada sistema. Na Unidade I, tivemos a oportunidade de entender melhor todas as etapas e os mecanismos da constituição e as principais vias fisiológicas das células eucarióticas, animal que constitui o ser humano, desde a origem e formação dos tecidos, órgãos e o conjunto da formação de todos os sistemas. E logo na Unidade II, entendemos as principais vias e mecanismos do Sistema Nervoso, desde a percepção dos estímulos externos até o transporte nas células, gerando- se os impulsos nervosos e suas sinapses químicas. Além disso, nesta mesma unidade, entendemos todo o mecanismo fisiológico da contração muscular desde o início do estímulo nervoso a finalização da contração deste músculo através da fisiologia da contração muscular. Já na Unidade III, estudamos as principais vias e mecanismos fisiológicos do Sistema Cardiovascular entendendo o mecanismo de contração e ciclo cardíaco através das etapas de Diástole e Sístole impulsionando e bombeando o sangue arterial (rico em O₂) através dos vasos sanguíneos (artérias e veias) e no sistema Respiratório aprendemos a via de condução da entrada do ar atmosférico no organismo humano até os pulmões para gerar a etapa, denominada de Hematose, gerando-se a produção do sangue arterial (rico em O₂) e do sangue venoso (rico em CO₂). Por fim, na Unidade IV, aprendemos as principais vias e mecanismos do Sistema Digestório (produzindo todas as etapas da digestão humana), no Sistema Endócrino entendemos a constituição e função das glândulas Exócrinas e Endócrinas e a produção dos hormônios através das suas vias de secreção no organismo humano e por fim, o Sistema Renal aprendendo os principais órgãos e estruturas deste sistema e a produção da Urina através das etapas de absorção, filtração e secreção de metabólitos e eletrólitos presentes na corrente sanguínea. 90 Assim, pudemos compreender os principais conceitos, vias e os constituintes de cada sistema através dos estudos da Fisiologia Humana, sendo de extrema importância estes estudos para a atuação profissional de vocês. Até uma próxima oportunidade. Muito Obrigado! 91 ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Fundamentos de biologia celular. 4. ed. Porto Alegre: Editora Artmed, 2017. p. 838. ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Editora Artmed, 2017. P.1427. GUYTON, A.C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 12. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011.p.1151. PRESTON, R; WILSON, T. Fisiologia ilustrada. 1. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. p. 519. TORTORA, G.J; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010. GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 12. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. p.1151. PRESTON, R; WILSON, T. Fisiologia ilustrada. 1. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. SÓ BIOLOGIA. Tecido nervoso. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2021. Consultado em 12/08/2021 às 13:31. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/ conteudos/Histologia/epitelio27.php. Acesso em: 29 set. 2021. SÓ BIOLOGIA. Contração muscular. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/sustentacao7. php. Acesso em: 29 set. 2021. REFERÊNCIAS 92 TORTORA, G. J; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 12.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010. GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 12. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. PRESTON, R; WILSON, T. Fisiologia ilustrada. 1. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. p. 519. TORTORA, G. J; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010. GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 12. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. p.1151. PRESTON, R; WILSON, T. Fisiologia ilustrada. 1. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. p. 519. TORTORA, G. J; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010. ENDEREÇO MEGAPOLO SEDE Praça Brasil , 250 - Centro CEP 87702 - 320 Paranavaí - PR - Brasil TELEFONE (44) 3045 - 9898 ENDEREÇO CAMPUS SEDE Rodovia BR-376, 1000 KM 102 - Chácara Jaraguá CEP 87701 - 970 Paranavaí - PR - Brasil TELEFONE (44) 3045 - 9898 Unidade 1 - 2024 Unidade 2 - 2024 Unidade 3 - 2024 Unidade 4 - 2024 Site UniFatecie 3: Botão 19: Botão 18: Botão 17: Botão 16:da célula, será abordado nos tópicos referentes a introdução dos estudos da Fisiologia Humana os componentes celulares, o meio extracelular e intracelular de uma célula, os mecanismos Homeostáticos e respostas geradas por essas células através do Feedback Negativo e Positivo. Além disso, iremos aprender as principais funções, constituições e mecanismos como, por exemplo, estudos de Membrana plasmática e seus transportes de substância através desta membrana, diversidade de moléculas como açúcares, proteínas, lipídios e carboidratos representando a diversas funções fisiológicas e estrutural dentro de uma célula eucariótica animal, gerando-se todo este mecanismo fisiológico destas células. Portanto, prezado(a) aluno(a), desejo a você, uma boa leitura e aprendizado. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 9 O corpo humano compreende e apresenta vários órgãos distintos apresentando um papel específico promovendo a vida e o bem-estar do indivíduo. A Fisiologia é o estudo do funcionamento normal de um organismo e de suas partes, incluindo todos os processos físicos e químicos responsáveis pela origem, desenvolvimento e progressão da vida (GUYTON e HALL, 2011). Assim, os estudos referentes a Fisiologia Humana apresentam e explicam as características e mecanismos específicos do corpo humano constituindo um organismo / ser vivo para mantermos vivos, através de um complexo sistema de controle como a fome, sensações de frio, calor, reprodução, impulsos nervosos, etc., sendo a ciência das funções do corpo e como suas partes do corpo humano atuam formando-se um sistema através das células, tecidos e órgãos. 1. 1 As células são unidades vivas do corpo humano A unidade viva básica de um organismo é a célula, sendo uma unidade estrutural e funcional fundamental dos seres vivos, incluindo nós seres humanos, sendo estas células formadas por (Figura 1): • Átomos: vários átomos juntos através de ligações químicas formam e constituem várias moléculas; • Moléculas: como aminoácidos (aa), glicose, ácidos graxos, etc., unidos formam e constituem uma célula eucariótica animal; • Junção de várias células apresentando as mesmas funções formaram os tecidos (grupos de células que executam a mesma função específica); INTRODUÇÃO A FISIOLOGIA HUMANA1 TÓPICO 1 TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 10 • Junção de vários tecidos formará os órgãos (diferentes tipos de tecidos se juntam desempenhando funções específicas); • Assim a junção de átomos – moléculas – células – tecidos e órgãos formará o sistema (órgãos diferentes e relacionados a uma função comum) completando a formação estrutural biológica de um organismo (junção de todas as partes do corpo que atuam em conjunto formando e constituindo o organismo completo). FIGURA 1 - ESQUEMA DOS NÍVEIS BIOLÓGICOS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES HUMANOS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/illustration-hierarchy-biological-levels-organization- atom-1933993643. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 11 As células eucarióticas animais apresentam a constituição e composição de um líquido extracelular (Meio interno) que corresponde cerca de 60% da composição do corpo humano adulto formado e constituído por líquidos de uma solução aquosa de íons de sódio, cloreto, bicarbonato, oxigênio, glicose, ácidos graxos, aminoácidos (aa) e dióxido de carbono (CO2), gerando a função de movimento constante em todo o corpo, transportado pelo sangue circulante até os tecidos, através dos transportes de substâncias que ocorre nas membranas celulares das paredes dos capilares sanguíneos. Cada tipo de célula é especializado e adaptado para realizar uma determinada função dentro do organismo. Podemos citar como exemplo as hemácias encontradas no sangue que totalizam aproximadamente 25 trilhões em cada organismo humano apresentando a função de transportar oxigênio dos pulmões para os tecidos (GUYTON e HALL, 2011). Assim, o corpo humano é constituído e formado por aproximadamente 100 trilhões de células eucarióticas animais. 1. 2 Células eucarióticas animais Os seres humanos são constituídos e formados por células eucarióticas animais (Figura 2), sendo estas células constituídas e apresentando núcleos definidos sendo o local de armazenamento do material genético (DNA e RNA), além disso, constitui também a membrana plasmática e a região interna da célula denominada de citoplasma que apresenta diversas organelas membranosas que desempenham várias funções vitais nos organismos como respiração celular, digestão e síntese de substâncias. 1. 2. 1 Membrana plasmática As membranas plasmáticas e/ou celulares desempenham diversas funções nas células referente a delimitação da célula através do meio extracelular, podendo ser outras células, ou até mesmo os vasos sanguíneos e o meio intracelular, sendo a região interna das células constituída pelo citoplasma. Além disso, estas membranas protegem as células contra a contaminação de diversos patógenos (bactérias e vírus), impedindo a transmissão dos mesmos nos organismos humanos. Referente a composição e tipos de transportes de substâncias através das membranas serão abordados com mais detalhes no Tópico II desta unidade. 1. 2. 1. 1 Citoplasma O citoplasma ou citosol está localizado entre a membrana plasmática e o núcleo celular, sendo denominado como meio intracelular das células eucarióticas. Sua constituição apresenta uma consistência de aspecto gelatinoso formado por moléculas de água, proteínas, enzimas e lipídios e contendo diversas organelas celulares como, por exemplo, TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 12 o Retículo Endoplasmático Rugoso e Liso, Complexo de Golgi, Mitocôndrias, Lisossomos entre outras e cada organela desenvolvendo suas principais funções nos citoplasmas de cada célula eucariótica animal. 1. 2. 1. 2 Núcleo O núcleo celular é típico de células eucarióticas, animais e vegetais, sendo o local de armazenamento do material genético (DNA e RNA) nas células. Além disso, é responsável por controlar todas as atividades fisiológicas, metabólicas, reprodutivas destes organismos eucariontes. FIGURA 2 - ESQUEMA DOS PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA CÉLULA EUCARIÓTICA ANIMAL Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/diagram-animal-cell-anatomy-illustration-1117954796 1. 3 Mecanismos “Homeostáticos” O termo Homeostasia é um princípio fundamental da fisiologia humana que é definido como a Manutenção de condições quase constantes no meio interno, gerando um equilíbrio das funções de todos os processos funcionais dos sistemas que compõem o organismo humano (GUYTON e HALL, 2011). Todos os tecidos e os órgãos do corpo humano executam diversas funções que contribuem para manter estas condições constantes, como, por exemplo, os pulmões TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 13 que proveem de oxigênio ao líquido extracelular para repor o oxigênio que as células necessitaram para desenvolver o mecanismo de respiração celular, os rins para manter a concentração de íons, o sistema nervoso através dos receptores sensoriais detectam o estado do corpo ou estado do ambiente através dos receptores químicos gerando-se impulsos nervosos e sinapses químicas, etc., fazendo com que o organismo mantenha uma certa “normalidade” em todas as suas funções e mecanismos fisiológicos, metabólicos, hormonais, etc., gerando-se um organismo saudável. 1. 3. 1 Mecanismos dos principais sistemas funcionais “Homeostasia” Sistema Respiratório: • O sangue passa pelo corpo pelas veias e transportado para os pulmões. • O sangue capta o oxigênio nos alvéolos pulmonares e este sangue rico em oxigênio é liberado para as células/tecidos/órgãos. Trato Gastrointestinal: • Uma grande quantidade de sangue bombeada pelo coração atravessa as paredes do trato gastrointestinal: • Absorve nutrientes dissolvidos (carboidratos, glicose, ácidos graxos e aminoácidos). Sistema Musculoesquelético:• Este sistema permite o movimento do alimento ingerido para auxiliar no processo gastrointestinal; • Além disso, auxilia na mobilidade do organismo humano, facilitando o deslocamento do corpo para diversas atividades do dia-a-dia e evitando que o organismo e os mecanismos homeostáticos sejam destruídos. Sistema Nervoso: • O sistema nervoso apresenta uma grande região denomina de sistema autônomo, desenvolvendo funções no organismo como: respostas e estímulos subconscientes, controla de várias funções dos órgãos internos: bombeamento do coração, os movimentos gastrointestinais e as secreções glandulares. Sistema Hormonal: • O corpo humano é constituído por glândulas endócrinas que realizam as funções de secreção de substâncias (hormônios). • Os hormônios são transportados pelo sangue de qualquer parte do corpo para desencadeando diversas funções no organismo humano, como, por exemplo, o hormônio Insulina que é um hormônio que a é produzido no pâncreas controlando o metabolismo da glicose. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 14 1. 4 Feedback Negativo e Positivo De acordo com as principais características do organismo sempre tentar manter uma certa “normalidade” de suas funções fisiológicas através do mecanismo de homeostasia, a maioria dos sistemas de controle do organismo humano age apresentando uma resposta e esta resposta é denominada de Feedback Negativo. Assim esta resposta que o organismo apresenta através do Feedback Negativo, poderá gerar respostas de um estímulo inicial sendo como exemplos: • Regulação da concentração de dióxido de carbono (CO2): a alta concentração do gás no líquido extracelular aumenta a ventilação nos pulmões. Assim, é ativado o mecanismo de Feedback Negativo para gerar a resposta de diminuição da concentração de CO2 nos pulmões, corrigindo este aumento gerando-se uma resposta de “normalidade”. • Regulação da pressão arterial: pressão elevada causa uma série de reações no organismo, assim é ativado o mecanismo de Feedback Negativo para gerar a resposta de diminuição da pressão arterial corrigindo este aumento gerando-se uma resposta de “normalidade”. O outro tipo de Feedback ocorre no organismo humano é o Feedback positivo. Este tipo de Feedback irá apresentar no organismo humano uma certa instabilidade, podendo desencadear às vezes uma resposta útil no organismo ou em alguns casos poderá levar à morte. Assim esta resposta que o organismo apresenta através do Feedback positivo, poderá gerar respostas de estímulo inicial, como exemplo: • No parto: quando ocorrem as contrações uterinas no parto, o estiramento do colo uterino é estimulado pela liberação das ocitocinas (hormônio que aumenta as contrações do útero), estimulando e forçando o nascimento do bebê. • Bombeamento cardíaco: coração humano saudável bombeia aproximadamente 5 litros de sangue por minuto. Assim, se uma pessoa sofrer algum tipo de acidente ou apresentar alguma patologia no coração poderá perder 2 litros de sangue, dificultando o bombeamento do sangue no organismo. Por fim, se este dano não for corrigido/reparado poderá gerar no indivíduo uma resposta positiva de danos cardíacos, gerando-se uma diminuição do bombeamento do sangue para o coração ou coração/tecidos/órgãos, desencadeando uma morte súbita neste indivíduo. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 15 Assim, o corpo humano é formado e constituído por aproximadamente 100 trilhões de células, sendo as mesmas realizando diversas funções no organismo, contribuindo com a manutenção das condições homeostáticas possibilitando possíveis condições normais para gerar um funcionamento adequado e correto para estas células. Por fim, alterações nas estruturas e funções destas células poderá desencadear danos nestas células causando um desequilíbrio nestes sistemas, gerando-se um Feedback positivo possibilitando possíveis doenças e morte súbitas nestes indivíduos. Por isso que é de extrema importância entender os principais conceitos e mecanismos homeostáticos e suas respostas fisiológicas através dos mecanismos de Feedback negativo e/ou positivo, garantindo um melhor entendimento do corpo humano. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 16 A Fisiologia Celular estuda todos os mecanismos e processos de funcionamento de uma célula, desde os componentes químicos, moléculas orgânicas e inorgânicas, mecanismos fisiológicos das membranas celulares através de seus transportes (passivo e ativo) auxiliando no transporte de diversas substâncias químicas do meio extracelular para o meio intracelular de uma célula entendendo basicamente a organização e funções que compõem a estruturas destas células. Os elementos químicos mais abundantes encontrados nas células são as moléculas de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N) e moléculas de Água (H2O). Além disso, estas células também apresentam na sua constituição as moléculas de proteínas, enzimas, lipídios, carboidratos, vitaminas e sais minerais. As moléculas de água (H2O), são de extrema importância para a composição celular, pois auxiliam no transporte de substâncias presentes no sangue, auxilia no controle da regulação da temperatura corporal, regulação osmótica, eliminação de excretas dentre outras funções correspondendo aproximadamente 70% da constituição celular nos seres humanos. Os carboidratos denominados de açúcares estão presentes nas células gerando fonte energética e constituição estrutural das células. Podem ser classificados em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são representados pelas moléculas de glicose, frutose, galactose, etc. Os dissacarídeos como exemplos: maltose, lactose, sacarose, entre outros e os polissacarídeos: amido, glicogênio, celulose, entre outros. FISIOLOGIA CELULAR 2 TÓPICO TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 17 As moléculas de lipídios encontram-se em todas as células eucarióticas animais e vegetais, gerando-se fontes energéticas pelas sínteses metabólicas como reserva de energia, isolamento térmico e proteção dos órgãos. Além disso, são os principais componentes das estruturas das membranas celulares formando-se uma bicamada lipídica através dos fosfolipídios sendo o mesmo um tipo de lipídios (ALBERTS et al., 2017). Por fim, as proteínas são moléculas formadas por aminoácidos (aa) que se ligam um a um através de ligações químicas denominadas de ligações peptídicas, formando- se uma estrutura proteica. Suas principais funções são: auxiliar na composição estrutural destas células produzindo colágenos e elastinas, nas membranas celulares auxiliando no transporte de nutrientes através das proteínas integrais e/ou de canais, na contração dos músculos esqueléticos através da presença de proteínas contráteis e motoras sendo as proteínas actinas e miosinas, na formação e produção de hormônios como a insulina, entre outros exemplos que estão presentes nos organismo dos seres humanos, sendo as mesmas essenciais para as funções vitais das células (ALBERTS et al., 2017). Assim, como vimos anteriormente, todas as células são constituídas e formadas por uma grande quantidade e variedade de moléculas, sendo as mesmas elencadas acima, gerando e proporcionando a ativação dos mecanismos de transportes de substâncias através das membranas celulares destas células. 2. 1 Membrana plasmática e seus transportes de substâncias As membranas celulares e/ou plasmáticas envolvem a célula, garantindo a proteção e separação do conteúdo celular do meio externo para o meio interno. Constituída por moléculas de fosfolipídios (Figura 3), sendo moléculas que possuem uma cabeça polar ou hidrofóbica tendo afinidade com moléculas de água e outra estrutura chamada de cauda formadas por cadeias de ácidos graxos (lipídios) sendo de região apolar ou hidrofóbica sem afinidade com moléculas de água, formando-se uma estrutura molecular denominada de bicamada lipídica e de permeabilidadeseletiva, além de proteínas dos tipos integrais e/ ou periféricas que auxiliam estas moléculas a transitarem do meio extracelular para o meio intracelular e vice-versa (ALBERTS et al., 2017), (Figura 4). TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 18 FIGURA 3 - ESTRUTURA MOLECULAR DE UM FOSFOLIPÍDIO FIGURA 4 - ESTRUTURA DE UMA MEMBRANA CELULAR Fonte: WIKIPÉDIA. 2005. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Membrana_plasm%C3%A1tica. jpg. Acesso em: 24 set. 2021. Fonte: WIKIPEDIA. 2007. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Fosfol%C3%ADpido#/media/ Ficheiro:Cell_membrane_detailed_diagram_es.svg. Acesso em: 24 set. 2021. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 19 2. 2 Tipos de transportes através das membranas celulares As membranas plasmáticas controlam a entrada e saída de solutos (partículas dissolvidas) e solventes (meio líquido) do meio extracelular para o meio intracelular e vice- versa, através de transportes dos tipos passivo e/ou ativo, sendo: 2. 2. 1 Transporte passivo Transporte passivo ocorre por moléculas que tem afinidade com a membrana plasmática e não necessitam de energia ATP (adenosina trifosfato) para transitarem dentro ou fora das células, podendo ocorrer dos tipos de Difusão simples, facilitada e Osmose. 2. 2. 2 Difusão Simples As moléculas se movem de um local mais concentrado para um menos concentrado, denominando este movimento de gradiente de concentração. Este transporte tem como exemplo transportar na membrana moléculas de oxigênio e gás carbônico. 2. 2. 3 Difusão facilitada As moléculas são transportadas por meio da participação de proteínas integrais e/ ou carreadores que facilitam o movimento espontâneo dessas moléculas sem gerar gasto de energia (ATP). Este transporte tem como exemplo o transporte de aminoácidos e glicose. 2. 2. 4 Osmose Transporte específico para as moléculas da água. Estas moléculas transitam nas membranas do meio menos concentrado para o mais concentrado equilibrando os dois lados da membrana plasmática, fazendo com que o meio rico em soluto seja diluído pela água (solvente) e sem gasto de energia (ATP) (ALBERTS et al., 2017). Além disso, a osmose tem como finalidade igualar as concentrações das células gerando um equilíbrio, com isso, este transporte apresenta 3 tipos de soluções (Figura 5): 2. 2. 4. 1 Solução hipertônica Apresenta maior pressão osmótica e concentração de soluto. 2. 2. 4. 2 Solução hipotônica Apresenta menor pressão osmótica e concentração de soluto. 2. 2. 4. 3 Solução isotônica A concentração de soluto e a pressão osmótica são iguais, atingindo assim o equilíbrio. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 20 FIGURA 5 - TIPOS DE VIAS QUE A ÁGUA SE DIFUNDE NAS HEMÁCIAS PELA MEMBRANA PLASMÁTICA EM CÉLULAS EUCARIÓTICAS ANIMAIS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/water-diffuses-into-red-blood-cell-1866932821. 2. 2. 5 Transporte ativo O transporte ativo ocorre através da membrana plasmática com gasto de energia (ATP), através dos locais de menor concentração para os locais de maior concentração indo contra o gradiente de concentração. Este transporte tem como exemplos íons sódio, potássio, ferro, hidrogênio, cálcio e alguns tipos específicos de açúcares e alguns aminoácidos. Além disso, este transporte pode ser classificado em 2 grupos, sendo do tipo primário e secundário (ALBERTS et al., 2017). 2. 2. 5. 1 Transporte ativo primário Ocorre através da quebra de moléculas de ATP. Este transporte tem como exemplo a “Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+), em que este fluxo promove o bombeamento ativamente das diferentes concentrações destes solutos dentro e fora da célula. Este tipo de transporte através da bomba de sódio e potássio está presente em todas as células, e em especial nas células neurais (neurônios), gerando um potencial de ação (eletroquímico) devido a estas membranas possuírem cargas negativas e positivas transmitindo os impulsos nervosos nos seres humanos. (GUYTON e HALL, 2011). 2. 2. 5. 2 Transporte ativo secundário Este transporte não utiliza diretamente a quebra da molécula de ATP e sim energia armazenada do sódio presente na bomba de sódio e potássio. Com isso, outros tipos de bombas como as depende de proteínas transportadoras encontradas nas membranas plasmáticas. Exemplo deste transporte é a “Bomba de Sódio e Glicose.” TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 21 O Staphylococcus aureus é uma bactéria que se instala na pele humana e pode gerar em nós seres humanos uma infecção contaminando nosso sangue. Esta infecção pode ser pega nas comunidades ou em hospitais, e sua incidência tem aumentado constantemente nas últimas décadas e representa uma preocupação crescente, devido às altas taxas de mortalidade em nós seres humanos. Assim, essas bactérias agem em nossas células liberando na membrana plasmática destas células as suas toxinas contaminando e matando estas células sanguíneas. Assim, os gradientes iônicos que estão presentes nas membranas plasmáticas como sódio, potássio, cálcio entre outros, serão liberados para dentro destas células provocando um inchaço interno nas células, formando bolhas que se rompem e liberam nutrientes que, supostamente, nutrem as bactérias conforme elas proliferam e geram esta doença em nós seres humanos. Fonte: PRESTON e WILSON, 2014. SAIBA MAIS Por que seria importante compreender todos os mecanismos fisiológicos das células eucarióticas animais para que a mesma obtenha o equilíbrio Homeostáticos? Fonte: O autor (2021). REFLITA TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 22 Prezado(a) aluno(a)! Esta unidade trouxe uma melhor compreensão dos principais tópicos de abordagem dos conteúdos referentes aos estudos Introdutório da Fisiologia Humana e os principais mecanismos referentes a dinâmica da Fisiologia das Células. Além disso, aprendemos as principais funções e estruturas para constituírem as células a nível celular, metabólico, fisiológico e morfológico das membranas plasmáticas e também aprendemos os principais tipos de transportes através das membranas, sendo alguns tipos de transportes ativo como a caso da Bomba Sódio-Potássio para auxiliar os neurônios a realizarem seus impulsos nervosos e suas respectivas sinapses químicas demonstrando a importância de entendermos os processos e mecanismos fisiológicos de uma célula. Um Abraço e até a próxima unidade! CONSIDERAÇÕES FINAIS TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 23 LEITURA COMPLEMENTAR Aplicação de Conceitos: • Anfipática: Molécula com a região hidrofóbica e outra hidrofílica; • ATP: Adenosina trifosfato: Molécula constituída por ribose, adenina e três grupos fosfato. É a principal fonte de energia química livre para uso imediato pelas células; • Bomba de Íons: Proteína transmembrana que transporta íons, com gasto de energia (ATP), para dentro ou para fora da célula, membranas das organelas possui bombas de íons; • Bomba de Sódio (Na+): Trata-se de uma bomba de sódio e potássio. ATPase transmembrana encontrada na membrana plasmática das células animais, que transporta 3 íons de sódio para fora e 2 íons de potássio para dentro da célula, por cada molécula de ATP hidrolisada; • Capilares sanguíneos: são vasos sanguíneos que apresentam um calibre reduzido que irão disponibilizar o sangue rico em nutrientes para as células e tecidos; • Líquido extracelular: está em constante movimentação em todo o corpo, sendo transportado no sangue e misturado nos tecidos por difusão, através das paredes dos capilares sanguíneos. Fonte: (ALBERTS et al., 2017). TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 24 MATERIAL COMPLEMENTAR FILME/VÍDEO • Título: ANIMAÇÃO CÉLULA - animal e vegetal • Ano: 2016 • Sinopse: Este vídeo apresenta animações das estruturas das células eucarióticas vegetais e animais, através da sua composição e morfologia. FILME/VÍDEO • Título: Transporte Ativo e Passivo • Ano: 2013. • Sinopse: O vídeo aborda sobreo transporte ativo, a Bomba de Sódio/Potássio, difusão simples, difusão facilitada e osmose. LIVRO • Título: Fisiologia Ilustrada • Autor: PRESTON, R; WILSON, T. • Editora: 1. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. • Sinopse: Fisiologia ilustrada apresenta a organização do corpo humano, através dos diversos sistemas que o organismo humano é formado e constituído. Este livro apresenta as principais funções, mecanismos e estruturas das células/tecido/órgãos que compõem o organismo humano através do estudo da fisiologia de cada sistema, como, por exemplo, a fisiologia celular, sistema nervosos, muscular, endócrino, gastrointestinal, respiratório, circulatório e renal. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CELULAR UNIDADE 1 Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE NEUROFISIOLOGIA E FISIOLOGIA MOTORA2UNIDADEUNIDADE PLANO DE ESTUDO 26 • Sistema Nervoso – Neurofisiologia; • Fisiologia do Sistema Muscular. Objetivos da Aprendizagem • Entender a organização de uma célula neural (neurônios); • Compreender a organização do Sistema Nervoso Central; • Compreender os mecanismos de produção e locomoção de um impulso nervoso; • Entender as principais funções básicas das Sinapses Químicas; • Conhecer os tipos de Receptores Sensoriais (Tato, Temperatura, Visão, Audição, Gustação e Olfação); • Entender a fisiologia do músculo esquelético e compreender os mecanismos gerais da contração muscular. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 27 Prezado(a) aluno(a)! Esta unidade, aprenderemos os principais conteúdos, conceitos e mecanismos referentes aos estudos do Sistema Nervoso (Neurofisiologia), entendendo os principais mecanismos para a geração e locomoção dos impulsos nervosos recebidos pelo sistema nervoso central e sendo transportados para o sistema nervoso periférico, liberando-se neurotransmissores através das sinapses químicas para todas as células/tecidos/órgãos. Além disso, iremos aprender também os principais tipos de receptores sensoriais que recebem diversos estímulos do ambiente e convertem estes estímulos a diversas respostas neurológicas através dos impulsos nervosos para as células. Outro tópico que também será abordado nesta unidade será a Fisiologia do Sistema Muscular, dedicado aos principais conceitos e mecanismos que irá gerar uma contração muscular nos tecidos que compõem o corpo humano, através dos impulsos gerados e transportados pelos neurônios, facilitando assim toda a movimentação do nosso corpo. Portanto, prezado(a) aluno(a), desejo a você, uma boa leitura e aprendizado. INTRODUÇÃO SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 28 O Sistema Nervoso é de grande importância para o nosso organismo humano, pois apresenta a função de ser um sistema responsável de captar, processar e gerar respostas externas e internas através dos estímulos, gerando-se e produzindo impulsos nervosos sendo os mesmos transmitidos em todo o corpo humano. Além disso, o Sistema Nervoso apresenta uma vasta complexidade dos processos cognitivos e ações de controle, sendo as mesmas executadas, através do recebimento de milhares de informações / ações transmitidas por minuto, recebidas de diversos órgãos e nervos sensoriais gerando-se impulsos nervosos e sinapses químicas e físicas no organismo humano (GUYTON e HALL, 2011). O Sistema Nervoso nos humanos pode ser dividido em duas porções denominadas de Sistema Nervoso Central (SNC) e Sistema Nervoso Periférico (SNP). O Sistema Nervoso Central (SNC) é constituído para porção do encéfalo e medula espinhal. Além disso, é constituído com aproximadamente 100 bilhões de células denominadas de neurônios. 1.1 Células do tecido nervoso O tecido nervoso é constituído por células nervosas, sendo os neurônios e as células da glia. 1.1.1 Neurônios São células responsáveis pela recepção e transmissão dos estímulos do meio (interno e externo), executando respostas como os impulsos nervosos adequadas para a manutenção da homeostasia. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIA1 TÓPICO SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 29 FIGURA 1 - ESQUEMA REPRESENTANDO AS REGIÕES DE UM NEURÔNIO Fonte: SÓ BIOLOGIA, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Histologia/epitelio27. php. Acesso em: 29 set. 2021. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 A resposta emitida pelos neurônios através dos impulsos nervosos corresponde a uma corrente elétrica transmitida ao longo de um fio condutor, sendo este fio condutor denominada de axônios, gerando-se ondas de excitação (impulso nervoso) por meio de uma grande velocidade em um curto espaço de tempo. 1.1.2 Estrutura celular de um neurônio Os neurônios são constituídos por regiões denominadas de corpo celular, dendritos e axônios (GUYTON e HALL, 2011) (Figura 1). • Corpo celular: estrutura que ocorre a síntese proteica. Cada corpo celular neuronal contém apenas um núcleo presente no centro da célula e também nesta estrutura nuclear estão alojadas todas as funções celulares, em geral. • Dendritos: prolongamentos especializados em receber e transportar os estímulos (impulsos nervosos) das células sensoriais, dos axônios, e de outros neurônios, apresentando múltiplas ramificações para receberem múltiplos estímulos de vários neurônios ao mesmo tempo. • Axônios: são prolongamentos únicos especializado na condução dos impulsos nervosos (transmitem informações de um neurônio para outras células, sendo: 30 FIGURA 2 - ESQUEMA REPRESENTANDO OS TIPOS DE NEURÔNIOS DE ACORDO COM A QUANTIDADE DE AXÔNIOS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/types-neurons-vector-illustration-labeled- anatomical-1736824475. Legenda: Types of neurons: Tipos de neurônios/ Multipolar: multipolar/ Myelin: Mielina/ Dendrite: Dendritos/ Unipolar: Unipolar/ Axon: Axônio/ Cell body: Corpo celular/ Bipolar: Bipolar/ Sensory receptor: Receptor sensorial/ Pseudounipolar: Pseudounipolar. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 nervosas, musculares ou glandulares). Normalmente, existe apenas um único axônio em cada neurônio, mas podem apresentar em menor quantidade neurônios (Figura 2) sendo: • Multipolares: possuem vários dendritos (prolongamentos) e um axônio; • Bipolares: possuem um dendrito (prolongamento) e um axônio; • Pseudo-unipolares: próximo ao corpo celular do neurônio com prolongamento único apresentando uma divisão em dois, dirigindo-se um ramo para a periferia e outro para o sistema nervoso central. 1.1.3 Estrutura celular de um neurônio quanto a sua função De acordo com suas estruturas celulares quanto a sua função, o tecido nervoso pode ser classificado em Motores, Sensoriais e Interneurônios sendo (GUYTON e HALL, 2011). 31SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 • Motores (eferentes): controlam os órgãos efetores, sendo as glândulas e as fibras musculares; • Sensoriais (aferentes): recebem estímulos do organismo ou do ambiente (sendo estímulos internos/externos); • Interneurônios: estabelecem conexões entre vários neurônios, formando circuitos complexos. 1.1.4 Células da glia As células da glia apresentam a função de nutrição dos neurônios, e estas células da glia apresentam diversos tipos celulares, sendo os tipos: astrócitos, oligodendrócitos, micróglias e células de Schwann (TORTORA e DERRICKSON, 2010). • Astrócitos: apresenta uma forma de estrela, com inúmeros prolongamentos citoplasmáticos, podendo apresentar duas formas: astrócitos protoplasmáticos, localizados na substância cinzenta; e astrócitos fibrosos, localizados na substância branca. Estas células têm como funções de sustentação, composição iônica e molecular do ambiente extracelular dos neurônios e transferem moléculas e íons do sangue para os neurônios. • Oligodendrócitos: produzem as bainhas de mielina (isolantes elétricos para os neurônios do SNC), apresentando prolongamentos que se enrolam em volta dos axônios, produzindo a bainha de mielina. • Micróglia: células pequenas apresentando poucos prolongamentos, presentesna substância branca e cinzenta, apresentando funções de células fagocitárias. • Células de Schwann: apresenta a mesma função dos oligodendrócitos, localizadas em volta do sistema nervoso periférico. Estas células são constituídas por uma bainha de mielina em torno de um único segmento deste axônio. Assim, esta bainha de mielina atua como isolante elétrico e contribui para o aumento da velocidade de propagação do impulso nervoso ao longo do axônio. 1.1.5 Sistema nervoso central O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo, que fica dentro da caixa craniana, e pela medula espinhal. Além disso, no cérebro e cerebelo, que compõem o encéfalo, os corpos celulares dos neurônios se concentram na região mais externa denominada de córtex formando a substância cinzenta e os prolongamentos denominados de axônios formam a região mais interna chamada de substância branca (TORTORA e DERRICKSON, 2010). 1.1.6 Sistema nervoso periférico O sistema nervoso periférico é formado pelos nervos compostos de fibras nervosas e os gânglios. Além disso, as fibras nervosas, são constituídas pelos axônios e pelas células 32SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 de Schwann, que os revestem e os gânglios são porções dilatadas dos nervos, no qual se concentram os corpos celulares dos neurônios (GUYTON e HALL, 2011). 1.1.7 Potenciais de Membrana e de Ação As membranas celulares/plasmáticas apresentam potenciais de ação elétricos em quase todas as células do corpo humano e estas células como em especial as células nervosas e musculares são capazes de gerar impulsos eletroquímicos gerando-se e transportando para as demais células um potencial de ação (impulso nervoso). Os potenciais de membranas podem ocorrer através do transporte de substâncias nestas membranas plasmáticas denominado de Difusão, gerando-se e transportando-se substâncias iônicas com diversas concentrações nestas membranas como, por exemplo, o transporte de íons de Sódio e Potássio (GUYTON e HALL, 2011). Assim, de acordo com a concentração de Sódio e Potássio presente dentro ou fora da célula, levará a formação de outro transporte de membranas denominado de transporte Ativo, gerando-se potenciais de ação através destas membranas celulares promovendo a Bomba de Sódio-Potássio que irá impulsionar a transmissão deste potencial de ação (impulso nervoso) sendo os mesmos responsáveis pela transmissão de sinais nas células neurais (ZAFRA-LEMOS, 2021). Após a finalização do impulso nervoso, as membranas celulares destes neurônios que estavam transportando os impulsos nervosos (eletroquímicos), voltam para o estágio de repouso ocorrendo a despolarização das fibras nervosas gerando-se o relaxamento destas fibras nervosas, através da liberação das moléculas de sódio e potássio presentes na contração e geração dos impulsos nervosos destas células neurais. 1.1.8 Impulso nervoso Os neurônios não se comunicam fisicamente com outro neurônio e com uma fibra muscular. Assim, existe entre eles um micro espaço, denominado espaço sináptico, no qual um neurônio transmite o impulso nervoso para outro através da ação de mediadores químicos ou neuro-hormônios. Estes mediadores químicos são as sinapses químicas podendo ser estabelecidas de acordo com as regiões de conexão química deste neurônio podendo ser realizada entre um neurônio e outro, denominada de sinapses interneurais, ou entre um neurônio e uma fibra muscular denominada de sinapses neuromusculares ou entre um neurônio e uma célula glandular denominadas de sinapses neuroglandulares (GUYTON e HALL, 2011). Assim, a mudança na permeabilidade da membrana da célula receptora, fato que desencadeia uma entrada de íons no interior da célula e a consequente inversão da 33SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 polaridade da membrana. Surge, então, um potencial de ação que gera, na célula receptora, um impulso nervoso. 1.1.8.1 Sinapses químicas De modo geral, quase todas as sinapses que transmitem sinais do Sistema Nervoso Central nos seres humanos são do tipo de sinapse química. Essas sinapses químicas transmitem os sinais para o primeiro neurônio (através da sua porção final denominada de axônio) sendo liberado para o segundo neurônio as moléculas químicas denominadas de Neurotransmissores (Ex: adrenalina, dopamina, noradrenalina etc), ocorrendo assim o processo de transporte do impulso nervoso até a finalização destas sinapses químicas (GUYTON e HALL, 2011). A porção final do neurônio 1 para o neurônio 2 é chamado de regiões dos neurônios terminais Pré-sinápticos e Pós-sinápticos, sendo assim: • Terminais Pré-sinápticos: apresentam uma grande quantidade de mitocôndrias (produção de ATP), e vesículas transmissoras sendo uma estrutura que irá carregar o neurotransmissor de um neurônio para o outro, conseguindo alterar a permeabilidade da membrana plasmática destes neurônios gerando-se os mecanismos de condução de um impulso nervoso (GUYTON e HALL, 2011). • Terminais Pós-sinápticos: a membrana destes neurônios que receberam as vesículas transmissoras contendo neurotransmissores dos neurônios anteriores, apresentam em suas membranas um grande número de proteínas receptoras que identificam cada molécula química (neurotransmissores), gerando-se o recebimento do impulso nervoso e sendo transmitido este impulso nervoso para todos os tecidos e órgãos do organismo humano, finalizando-se assim a transmissão destes sinais (GUYTON e HALL, 2011). 1.1.7.2 Sinapses elétricas Estas sinapses elétricas apresentam canais que conduzem eletricidade de uma célula para a outra, através de pequenas estruturas tubulares proteicas que são denominadas de junções comunicantes, permitindo o movimento de íons de uma célula para a outra através destas estruturas. Assim, estas sinapses elétricas nos seres humanos ocorrem nas fibras musculares lisa e nas células musculares cardíacas, gerando-se assim o mecanismo de transmissão do impulso nervoso para estas células. 1.2 Receptores sensoriais e circuitos neurais De acordo, como vimos nos tópicos anteriores, as informações para serem geradas e fornecidas para o sistema nervoso precisará de vários receptores sensoriais, sendo 34SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 eles que irão detectar os estímulos do Tato, Som, Luz, Dor, Calor e Frio. Assim, iremos entender os principais conceitos e mecanismos destes receptores sensoriais e suas vias no organismo humano. Estes receptores sensoriais são classificados em 5 tipos, sendo eles: Macanorreceptores, Termorreceptores, Nociceptores, Receptores Eletromagnéticos e Quimiorreceptores (GUYTON e HALL, 2011). • Macanorreceptores: detectam a compressão mecânica ou estiramento do tecido adjacente ao receptor. • Termorreceptores: detectam alterações da temperatura corporal (frio/calor). • Nociceptores: detectam danos que ocorrem nos tecidos sendo físicos/ químicos sendo os receptores de DOR. • Receptores eletromagnéticos: detectam a luz que incide na retina do olho. • Quimiorreceptores: detectam o gosto na boca, cheiro no nariz, nível de oxigênio no sangue arterial e outros fatores que compõem a química do organismo humano. 35SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 O tecido muscular é um tecido dos animais caracterizado pela sua contratilidade, gerando a capacidade de se contrair através de alguns estímulos e utilizando o ATP (molécula orgânica responsável pelo armazenamento de energia nas suas ligações químicas) ocorrendo a excitabilidade, gerando-se a capacidade de responder a um estímulo nervoso. Suas principais funções no organismo são capacidade de contração, extensibilidade, elasticidade e excitabilidade, através da realização dos Movimentos do corpo; Garantir o batimento cardíaco; Permitir a movimentação de várias substâncias, como o sangue e o alimento; Garantir a estabilização do corpo e a manutenção da postura; Permitir que alguns órgãos aumentem seu tamanho e retornem ao tamanhooriginal e por fim produzir calor pela sua contração muscular (GUYTON e HALL, 2011). O tecido muscular é constituído por milhares de células com formato alongadas, em forma de fibras, que se dispõe agrupadas e se dispõe agrupadas em feixes, apresentando e desencadeando a função de gerar e produzir a contração e distensão destas fibras musculares, sendo estas fibras musculares formadas e constituídas por numerosos filamentos proteicos sendo denominados de filamentos proteicos de actina (miofilamentos finos) e de miosina (miofilamentos grossos) produzindo o deslocamento destas fibras/filamentos gerando-se a contração muscular através de uma intensidade de estímulos nervosos sendo mediada por substâncias neurotransmissoras, emitidas nas sinapses neuromusculares (contato neurônio músculo), sinalizando o deslizamento dos miofilamentos finos sobre os grossos (TORTORA e DERRICKSON, 2010). FISIOLOGIA DO SISTEMA MUSCULAR 2 TÓPICO 36 FIGURA 3 - ESQUEMA REPRESENTANDO UM FILAMENTO DE ACTINA E MIOSINA Fonte: SÓ BIOLOGIA, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/ sustentacao7.php. Acesso em: 29 set. 2021. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 Cada fibra muscular apresenta uma série de feixes de filamentos, chamadas de miofibrilas. Estas microfibrilas são constituídas por quatro proteínas diferentes, sendo a miosina, actina, tropomiosina e a troponina, sendo abundantes as proteínas miosina e actina (Figura 3). Estas fibras musculares esqueléticas apresentam em sua morfologia uma alternância de faixas denominadas de claras e escuras, que garante a formação do padrão das estriações transversais do músculo, denominadas de faixa escura (banda A) constituída por filamentos finos (actina) e grossos (miosina). A outra parte da estrutura destas estriações transversais do músculo é denominada de faixa clara recebendo a denominação de banda I, formada/constituída somente por filamentos finos (actina), formando-se uma estrutura denominada de Sarcômero (GUYTON e HALL, 2011). Este Sarcômero apresenta no centro de cada banda I, observa-se a presença de uma linha escura transversal, denominada de linha Z, que delimita o sarcômero. Além disso, apresenta também a região denominada de banda A, apresentando no sarcômero 37 FIGURA 4 - ESQUEMA REPRESENTATIVO DE UMA FIBRA MUSCULAR E AS ESTRUTURAS DE UM SARCÔMERO Fonte: SÓ BIOLOGIA, 2021. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/ sustentacao7.php. Acesso em: 29 set. 2021. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 uma região mais clara no centro e por fim uma camada formada chamada de banda H, que é formada apenas pelos filamentos grossos (Figura 4). 2.1 Junção neuromuscular Esta junção neuromuscular é formada por fibras nervosas mielinizadas e com uma fibra muscular esquelética, formando-se terminais nervosos ramificados que se invaginam na superfície extracelular da fibra muscular. Esta invaginação é denominada de canaleta sináptica gerando-se o espaço entre o terminal e a membrana da fibra formando-se a estrutura da fenda sináptica em que ocorre a liberação dos neurotransmissores (GUYTON e HALL, 2011). Além disso, neste terminal/fenda sináptica necessita de uma grande quantidade de energia (ATP-trifosfato e adenosina) através das mitocôndrias que irão produzir e liberar estes ATPs para gerar a liberação dos neurotransmissores como a Acetilcolina que irá proporcionar a excitação da membrana da fibra muscular promovendo a liberação do potencial de ação/impulso nervoso. 38SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 2.2 Secreção de Acetilcolina nos terminais Nervosos Quando o impulso nervoso atinge a região da junção neuromuscular gera a liberação de vesículas contendo os neurotransmissores de Acetilcolina. Esta Acetilcolina irá abrir muitos canais de Cálcio na membrana terminal nervosa, através do processo de exocitose (processo celular de liberação de substâncias para o meio extracelular) gerando- se o potencial de ação (impulso nervoso). Assim, estas vesículas disponíveis de Acetilcolina nas terminações nervosas são suficientes para transmitir estes impulsos nervosos para a fibra muscular. 2.3 Liberação de íons Cálcio A estrutura dos sarcômeros foi descrita acima, assim no interior do sarcômero na região dos túbulos vesiculares apresenta o armazenamento de uma grande quantidade de íons de Cálcio. Este Cálcio será liberado nas miofibrilas demasiadamente, ativando o deslocamento e deslizamento dos filamentos de miosina e actina, iniciando-se o mecanismo da contração (GUYTON e HALL, 2011). Após a realização da contração muscular a contração dos íons de Cálcio é reduzida e inativando o deslocamento e deslizamento dos filamentos de miosina e actina, voltando-se estes filamentos para a origem de repouso destas fibras musculares finalizando a contração do músculo (GUYTON e HALL, 2011). Através da constituição e formação de uma fibra muscular, as miofibrilas compostas pelos filamentos de actina e miosina e a formação da estrutura denominada de sarcômero, pode-se concluir os mecanismos gerais de ativação e realização da contração muscular nos seres humanos através das seguintes etapas: • Inicia-se pelo processo de recebimento de um potencial de ação através do impulso nervoso indo em direção até as terminações nervosas das fibras musculares; • Nas terminações nervosas destas fibras, ocorre a etapa de secreção de pequenas quantidades de liberação das substâncias neurotransmissoras (acetilcolina); • Esta acetilcolina age na área local da membrana da fibra muscular abrindo múltiplos canais permitindo a difusão de uma grande quantidade de íons de Sódio que irá promover a entrada destes íons nas células musculares, produzindo a despolarização local nesta membrana e promovendo a liberação do potencial de ação (impulso nervoso) na membrana da fibra muscular; 39 Doenças neurodegenerativas: As doenças neurodegenerativas englobam uma série de sintomas e condições que acabam afetando diferentes regiões do sistema nervoso em nós seres humanos. Os sintomas podem variar desde uma dor variada de vários pontos de origem, alteração e transtornos do sono, alteração de consciência, diversos distúrbios que poderá comprometer os sentidos como audição, visão, olfato, tato e paladar e outros sintomas gerando-se no organismo humano estas doenças neurodegenerativas. Portanto, poderá desenvolver doenças como: • Mal de Alzheimer: afeta a memória; • Mal de Parkinson: causando tremores mesmo com os músculos parados, causando rigidez muscular, lentidão de movimentos, etc.; • Esclerose múltipla: mais comum no sexo feminino, apresentando lesões no cérebro, sendo uma doença autoimune; • Esclerose lateral amiotrófica (ELA): endurecimento e fraqueza dos músculos no corpo humano e perdendo massa muscular (atrofia). Fonte: O autor (2021). Porque compreender os principais mecanismos da geração de potenciais de ação (impulsos nervosos) é de extrema importância para entendermos a dinâmica da percepção, sentido, motora no corpo humano? Fonte: O autor (2021). REFLITA SAIBA MAIS SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 • Este potencial de ação (impulso nervoso) irá se propagar por toda a membrana da fibra muscular, gerando-se uma grande intensidade elétrica. Esta intensidade elétrica facilitará a liberação de íons de cálcio (armazenados no sarcômero) impulsionando o mecanismo de deslizamento dos filamentos de actina e miosina iniciando a contração do músculo. 40 Prezado(a) aluno(a)! Esta unidade aprendemos os principais mecanismos de geração de um impulso nervoso através da percepção do Sistema Nervoso Central, entendendo e distribuindo esta informação através do sistema nervoso periférico gerando-se um impulso nervoso e liberando neurotransmissores desencadeando diversos mecanismos e funções nas nossas células/tecidos e órgão. Além disso, com o entendimentodos mecanismos neurológicos podemos entender também todo o processo de contração de um músculo através da informação gerada por um neurônio e desencadeando a contração do mesmo. Por fim, finalizamos mais uma unidade da disciplina de Fisiologia Humana e até a próxima unidade. CONSIDERAÇÕES FINAIS SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 41 LEITURA COMPLEMENTAR Exemplos de Neurotransmissores (substância transmissoras): • Acetilcolina: produzido no sistema nervoso central e periférico – função: regulação de memória, aprendizado e sono; • Adrenalina: hormônio simpaticomimético e neurotransmissor através de fortes emoções (mecanismo de defesa); • Dopamina: neurotransmissor responsável por levar informações para várias partes do corpo e liberado provoca a sensação de prazer no organismo; • Serotonina: neurotransmissor que atua no cérebro, regulando o humor, sono, apetite, ritmo cardíaco, temperatura corporal, sensibilidade e funções cognitiva. Fonte: (GUYTON e HALL, 2011). SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 42 MATERIAL COMPLEMENTAR FILME/VÍDEO • Título: Impulsos nervosos/ sinapses • Ano: 2017 • Sinopse: Transmissão do impulso nervoso pela despolarização da membrana celular do axônio neuronal. Através de Sinapse, com a liberação dos neurotransmissores, recebidos na membrana pós- sináptica, onde há a continuação da transmissão do impulso. Ainda é possível ver uma breve descrição da bomba sódio potássio. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Kn5Yaj- vxA2w FILME/VÍDEO • Título: Contração muscular • Ano: 2019 • Sinopse: Vídeo mostrando detalhadamente como ocorre a contração muscular nos músculos do organismo humano. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=-M- fo3Af5E3c LIVRO • Título: Tratado de Fisiologia Médica • Autor: GUYTON, A. C.; HALL, J. E. • Editora: 12. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. P.1151. Elsevier. • Sinopse: Esse livro apresenta o entendimento e o funcionamento da fisiologia humana, é indispensável para os futuros profissionais da área, através dos mecanismos e seus fenômenos fisiológicos de cada sistema que compõem o organismo humano por completo. SISTEMA NERVOSO – NEUROFISIOLOGIAUNIDADE 2 https://www.youtube.com/watch?v=Kn5YajvxA2w https://www.youtube.com/watch?v=Kn5YajvxA2w https://www.youtube.com/watch?v=-Mfo3Af5E3c https://www.youtube.com/watch?v=-Mfo3Af5E3c Professor Doutor Layon Zafra Lemos TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIO3UNIDADEUNIDADE PLANO DE ESTUDO 44 • Fisiologia do Sistema Cardiovascular; • Fisiologia do Sistema Respiratório. Objetivos da Aprendizagem • Entender a anatomia e fisiologia do músculo cardíaco; • Compreender o funcionamento e características da circulação sanguínea e do ciclo cardíaco (Diástole e Sístole); • Conceituar e entender os termos de Taquicardia, Braquicardia e Arritmia cardíaca; • Assimilar a mecânica da ventilação pulmonar e as funções da via respiratória; • Compreender o mecanismo de transporte de Oxigênio e Dióxido de Carbono no sangue. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 45 Prezado (a) aluno (a)! Nesta unidade aprenderemos os principais conteúdos, conceitos e mecanismos referentes aos estudos do coração e do Sistema Circulatório sendo formados por duas bombas distintas denominadas de átrios (direito e esquerdo) e ventrículos (direito e esquerdo) que ocorrerá a dinâmica de bombeamento do sangue do coração para os pulmões e, também iremos aprender os mecanismos especiais do músculo do coração que promoverá continuamente a contrações cardíacas denominadas de ritmos cardíacos sendo transmitidos para o organismo potenciais de ação gerando-se os batimentos rítmicos do coração e seus mecanismos denominados de Sístole e Diástole para gerar o bombeamento do sangue nas células/tecidos e órgãos. Além disso, nesta unidade aprenderemos também os principais conteúdos, conceitos e mecanismos da respiração celular e entenderemos a via do trajeto do ar até os pulmões e também o mecanismo que desencadeia a ventilação pulmonar através da contração dos pulmões pelo auxílio da pleura e do diafragma. Por fim, entenderemos a dinâmica da Hematose na região dos alvéolos pulmonares desencadeando a troca dos gases produzindo tipos de sangue venoso (rico em CO2) e sangue arterial (rico em O2) fechando os conteúdos desta Unidade. Portanto, prezado(a) aluno(a), desejo a você, uma boa leitura e aprendizado. INTRODUÇÃO TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 46 A fisiologia do sistema cardiovascular corresponde aos estudos referentes a composição do coração que promove contrações cardíacas (ritmo cardíaco) transmitindo potenciais de ação gerando-se os batimentos cardíacos. Primeiramente, temos que entender a anatomia do coração, assim, o órgão coração é constituído pelo músculo estriado cardíaco, sendo este tecido encontrado apenas no coração, formando a estrutura denominada de miocárdio/músculo cardíaco. Os músculos do coração apresentam contrações involuntárias (não temos o controle) e estas células que formam o músculo do corações apresentam apenas um único núcleo chamado de células mononucleadas unidas entre si através da estrutura da membrana plasmática denominadas de discos intercalares ou faixas escalariformes, apresentando nestas células a morfologia de células alongadas e ramificadas que geram uma estrutura intrincada e altamente organizada ocorrendo agrupamentos de diversos contatos e presença de uma união entre as células promovendo as junções celulares (GUYTON e HALL, 2011). Assim, com a formação destes discos intercalares, um estímulo será recebido em uma determinada região do coração, e ocorre a passagem deste impulso nervoso para todas as células musculares estriadas cardíacas. O músculo do coração se contrai através de uma resposta involuntária (Independentemente do nosso controle), que ativa as mitocôndrias (organela citoplasmática) a produzirem e liberarem constantemente uma grande quantidade de moléculas de ATP, aumentando a energia necessária destas células musculares do tecido cardíaco, desencadeando o aumento do fluxo sanguíneo, proporcionando uma melhor nutrição e o abastecimento de O2 para o músculo cardíaco FISIOLOGIA DO SISTEMA CARDIOVASCULAR1 TÓPICO TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 47TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 pelas artérias coronárias levando e transportando o sangue arterial (rico em oxigênio) do ventrículo esquerdo para o coração. Já as veias coronárias drenam e transportam o sangue venoso (rico em Dióxido de Carbono) do organismo para o átrio direito, gerando-se a circulação denominada de circulação sistêmica (células/tecidos/órgãos). Após estes mecanismos gerados pelo transporte deste sangue arterial e sangue venoso, a contração do miocárdio (músculo cardíaco) é iniciada pelo estímulo gerado por um potencial de ação (impulso nervoso), através de uma corrente elétrica liberando para as células cardíacas íons de cálcio (armazenados no retículo endoplasmático liso), sendo estes íons de Cálcio liberados para o citoplasma destas células aumentando sua concentração e estas fibras musculares contraem e seus miofilamentos deslizando um sobre o outro, contraindo estas fibras musculares gerando-se assim a contração do músculo cardíaco (Coração) (GUYTON e HALL, 2011). 1.1 Circulação sanguínea A função da circulação no organismo humano é de suprir as necessidades dos tecidos do corpo, além disso, transportar até estas células teciduais os nutrientes dos alimentos ingeridos, eliminar os produtos do metabolismo, transportar os hormônios de uma parte do corpo para a outra e manter a homeostasia do funcionamento do organismo. 1.1.2 Componentes do sangue e características físicas da circulação O sangue é formado por células especializadas do tecido conjuntivo apresentando um fluido de cor vermelha e viscosa. Estesangue é constituído por células denominadas de Hemácias (transporte de O2 e CO2), Plaquetas (coagulação sanguínea), Leucócitos (defesa do organismo contra infecções) (Figura 1) e o Plasma (parte líquida com grande parte constituída por moléculas de água, íons, sódio, potássio, cálcio e magnésio) proteínas (Fatores de coagulação, hormônios e anticorpos) (Figura 2). 48 FIGURA 1 - COMPONENTES DO SANGUE HUMANO FIGURA 2 - COMPONENTES DO PLASMA HUMANO Fonte:https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/infographics-blood-composition-tubes-four- components-339357371. Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/composition-blood-1182690685. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 49 FIGURA 3 - CIRCULAÇÃO PULMONAR E SISTÊMICA Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/composition-blood-1182690685. TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 Nos seres humanos o sistema cardiovascular é denominado de Circulação Fechada e também dividida em (Figura 3): • Circulação PULMONAR ou pequena circulação transportando o sangue via CORAÇÃO – PULMÃO – CORAÇÃO; • Circulação SISTÊMICA transportando o sangue via CORAÇÃO – SISTEMAS CORPORAIS – CORAÇÃO. Assim, as partes funcionais da circulação que gera o transporte deste sangue no organismo humano é através das estruturas denominadas de artérias, arteríolas, capilares, veias e vênulas (TORTORA e DERRICKSON, 2010) sendo: (Figura 4) • Artérias: transporte do sangue sob alta pressão (fluxo sanguíneo) para os tecidos; • Arteríolas: pequenos ramos finais do sistema arterial sendo de função de condutos de controle, sendo o sangue liberado para os capilares sanguíneos; • Capilares: troca de líquidos, nutrientes, eletrólitos, hormônios e outras substâncias presentes no sangue; • Vênulas: coletam o sangue dos capilares sanguíneos; • Veias: função de transportar o sangue das vênulas de volta ao coração. 50 FIGURA 4 - ESQUEMA DOS VASOS SANGUÍNEOS PRESENTES NOS SERES HUMANOS Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/circulatory-system-blood-vessels-anatomy- description-1536932015 TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 1.2 Ciclo cardíaco Os eventos cardíacos ocorrem entre o início do batimento cardíaco e o início do próximo ciclo cardíaco. Cada ciclo cardíaco é iniciado pela geração espontânea de um potencial de ação (impulso nervoso) na região do nodo sinusial (estímulo/impulso elétrico – localizado na região superior do coração – átrio direito), gerando-se a passagem deste impulso dos átrios para os ventrículos, permitindo que os átrios contraiam antes dos ventrículos, bombeando o sangue para o interior dos ventrículos antes do início da contração ventricular, promovendo as etapas denominadas de Diástole (período de relaxamento do músculo cardíaco) e Sístole (contração do músculo cardíaco – enchendo o coração de sangue) (GUYTON e HALL, 2011). Assim, é iniciado a contração do músculo cardíaco (Coração) ocorrendo o esvaziamento dos ventrículos, sendo este sangue irá sair dos vasos sanguíneos. Após esta etapa o sangue irá ser transportado/liberado para a artéria pulmonar e aorta através da abertura das válvulas semilunares gerando-se o bombeamento do sangue através do coração contraído passando da aorta para a artéria pulmonar ocorrendo a etapa da sístole ventricular e atrial (GUYTON e HALL, 2011). 51TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 Esta etapa da sístole ventricular e atrial é dividida em três fases, sendo denominadas de: • Contração isovolumétrica: início da contração ventricular – aumento da pressão arterial e fechamento das válvulas atrioventriculares. • Ejeção ventricular rápida: momento da abertura das válvulas semilunares – aumento da pressão ventricular – sangue ejetado dos ventrículos de forma abrupta. • Ejeção ventricular lenta: sangue ejetado – diminuição do fluxo sanguíneo ocorrendo a diminuição do volume de sangue. Após a etapa da Sístole Ventricular e Atrial ocorre a etapa de Diástole, sendo a etapa que corresponde o relaxamento do músculo cardíaco (coração) ocorrendo a diminuição da pressão interna proporcionando que os ventrículos recebam o sangue das veias pulmonares gerando-se a passagem do sangue entra no coração, podendo gerar quatro tipos de fases na Diástole sendo (GUYTON e HALL, 2011). (Figura 5). • Relaxamento ventricular isovolumétrico: movimento inicial – fechamento das válvulas semilunares. • Fase de enchimento ventricular rápido: drenagem do sangue pelas câmaras ventriculares sentido átrio - ventrículos. • Fase de enchimento ventricular lento: velocidade e pressão diminuem nos ventrículos. • Fase da contração atrial: volume dos ventrículos aumenta gerando-se a pressão diastólica. 52TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 FIGURA 5 - ESQUEMA DA ETAPAS DE SÍSTOLE E DIÁSTOLE Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/flat-infographics-heart-anatomy-description- cardiac-1655678581 1.2.1 Ritmos sinoviais anormais Alguns tipos de mau funcionamento cardíaco gerando-se alguns sintomas através da decorrência anormal do músculo do coração poderá desencadear alguns sintomas e doenças cardíacas como Taquicardia, Braquicardia e Arritmias. A Taquicardia é o aumento da frequência cardíaca rápida definida no adulto valores acima de 100 batimentos/minutos, no qual este coração apresenta ritmo elevados e não consegue bombear o sangue rico em O2 para o resto do corpo (células/tecidos/órgãos) (GUYTON e HALL, 2011). A Braquicardia apresenta o ritmo cardíaco irregular/lento, definido no adulto valores a baixo de 60 batimentos/minutos, no qual este coração não consegue bombear o sangue rico em O2 sendo o mesmo suficiente para o resto do corpo (células/tecidos/ órgãos) (GUYTON e HALL, 2011). 53TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 Por fim, a Arritmia cardíaca é resultante da falta do ritmo dos batimentos do coração, podendo ser desencadeado a fatores físicos e/ou psicológicos, gerando-se desequilíbrio do músculo do coração (GUYTON e HALL, 2011). 54 A Fisiologia Respiratória/Pulmonar apresenta as etapas que nossas células recebem e transportam para o nosso organismo sangue rico em dióxido de carbono denominado de sangue venoso e o sangue rico em oxigênio denominado de sangue arterial. Primeiramente, precisamos conhecer as principais características e estruturas que fazem parte do Sistema Respiratório sendo (TORTORA e DERRICKSON, 2010). (Figura 6): • Fossas nasais: primeira região de contato do ar atmosférico com a região interna do organismo humano; • Faringe: órgão tubular músculo membranoso que faz parte tanto do sistema respiratório (nasofaringe) como o digestório (orofaringe), passando o ar para os pulmões ou o alimento ingerido para o esôfago e estômago; • Laringe: é um tubo que apresenta cerca de 5 cm de comprimento, gerando-se a conexão da faringe e a traqueia com função da formação das pregas vocais produzindo a vocalização e som; • Traqueia: formado por um tubo composto por cartilagem hialina abaixo da laringe originando-se os brônquios e auxilia o trajeto do ar que entrou através das fossas nasais até chegar nos pulmões; • Brônquios: formados na traqueia sendo ramificações/prolongamentos desta traqueia indo em direção da ramificação até a porção interna dos pulmões; FISIOLOGIA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 2 TÓPICO TÓPICOS DE FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIOUNIDADE 3 55 • Bronquíolos: ramificações dos brônquios, desencadeando a transição do transporte deste ar atmosférico até os alvéolos pulmonares para gerar a etapa da troca dos gases nos pulmões; • Alvéolos pulmonares: estrutura final da última porção da árvore brônquica produzindo um formato de pequenas bolsas onde ocorrem as trocas gasosas de um sangue rico em CO2 para um sangue rico em O2 gerando-se a etapa denominada de Hematose; • Pulmões: