HistoFisiologia Animal (HFA) 2010/2011. Ana Cristina Ribeiro Gomes

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1 HistoFisiologia Animal (HFA) 2010/2011

2 INTRODUÇÃO - HISTOLOGIA Histologia / Fisiologia Histologia estudo das células, dos tecidos (células, substâncias intercelulares e fluidos), de aparelhos (conjunto de órgãos associados e localizados, que desempenham uma mesma função) e de sistemas (conjunto de órgãos / estruturas semelhantes, que estão espalhados pelo corpo e que desempenham a mesma função). Fisiologia estudo de como os organismos vivos funcionam. Explica os factores físicos e químicos responsáveis pela origem, desenvolvimento e continuação da vida. Anatomia Macroscópica Microscópica Citologia (célula) Histologia (tecidos) Organologia (órgão) A histologia complementa o estudo da anatomia macroscópica e proporciona a base estrutural para o estudo da fisiologia. Microscopia Microscopia de luz preparações coradas e observados por transluminação. Este microscópio possui uma parte mecânica e uma parte óptica (condensador, objectiva e ocular). Lâmpada Lentes do Condensador Preparação Lentes das Objectivas Prisma Lentes da Ocular Microscopia de contraste de fase mudança da velocidade da luz ao atravessar estruturas não coradas, com índices de refracção diferentes, apresentando, as estruturas, uma gradação de tons mais claros ou mais escuros. Lâmpada Diafragma Anular (anel menos espesso) Lentes do Condensador Preparação Lentes das Objectivas Prato de Fase Lentes da Ocular Microscopia de polarização os raios de luz passam através de um filtro polarizador, vibrando numa só direcção. O objecto a observar é colocado entre 2 filtros. Há uma modificação do plano de vibração da luz emergente, do primeiro filtro. As estruturas são iluminadas contra um fundo escuro, após a passagem pelo segundo filtro (biorefringência capacidade que as estruturas têm de fazer girar o plano de vibração da luz polarizada). Lâmpada Diafragma (orifício) Plano Polarizador da luz Prisma Auxiliar de Nomarski Lentes do Condensador Preparação Lentes das Objectivas Prisma Principal de Nomarski Analisador Lentes da Ocular Microscopia de fluorescência algumas substâncias são irradiados com luz ultravioleta, emitindo luz na porção visível do espectro. As substâncias fluorescentes emitem luz com um comprimento de onda mais longo, logo os objectos tornam-se brilhantes (fluorescência). As substâncias fluorescentes, com afinidade para moléculas presentes nas células ou na matriz extra-celular, podem ser usadas como corantes fluorescentes. Há emissão de fluorescência de cores diferentes. Lâmpada Primeiro Filtro Espelho Inclinado Lentes das Objectivas Preparação Espelho Inclinado Segundo Filtro Lentes da Ocular Microscopia electrónica de transmissão baseia-se na interacção entre electrões e os componentes dos tecidos. Os electrões podem ser desviados por campos electromagnéticos. Lentes do Condensador Preparação Lentes das Objectivas Prisma Lentes de Projecção Microscopia electrónica de varrimento imagens pseudotridimensionais a preto e branco, da superfície dos objectos. Após aplicação de uma fina camada de metal, faz-se incidir um feixe de electrões. Os electrões não atravessam o objecto, são antes capturados por um detector, transmitidos e ampliados, resultando numa imagem a preto e branco, que pode ser observada num monitor, e, posteriormente, gravada ou fotografada. As imagens parecem ser iluminadas possuindo zonas sombreadas. Lentes do Condensador Anel deflector Lentes das Objectivas Prisma Material Biológico Detector Projecção num ecrã 1

3 HISTOLOGIA DOS TECIDOS Tecidos Célula unidade básica da vida. Agrupam-se formando os tecidos. Tecidos conjunto de células igualmente diferenciadas e que desempenham a mesma função. Tecidos básicos: Epitelial formado por células, geralmente poliédricas, justapostas e com pouca substância extra-celular. As células aderem bem umas às outras por meio de junções intercelulares, o que permite que se organizem, recobrindo a superfície externa e revestindo as cavidades internas dos corpos. Conjuntivo caracterizado por apresentar uma grande abundância de material extra-celular. É formado por vários tipos de células que podem ser fixas e migratórias, servindo basicamente de apoio e protecção. Muscular formado por células alongadas que têm a propriedade de serem contrácteis. Intervêm na movimentação. Nervoso formado por células com prolongamentos longos (neurónios) e ainda por células com funções de suporte e alimentação dos neurónios. Intervêm na função de transmissão dos estímulos nervosos. Tecido Células Matriz extracelular Funções Principais Nervoso Longos prolongamentos Nenhuma Transmissão de impulsos nervosos Epitelial Células poliédricas justapostas Pequena quantidade Revestimento da superfície ou de cavidades do corpo, secreção Muscular Células alongadas contrácteis Quantidade moderada Movimento Conjuntivo Vários tipos de células fixas e migratórias Abundante Apoio e protecção Tecido Epitelial Constituído por células poliédricas, justapostas entre as quais existe pouca substância intercelular. Por estarem muito juntas, umas às outras, a forma arredondada das células é deformada, originando então células com forma poliédrica. Como têm pouca matriz extracelular, é difícil encontrar os limites de cada célula. Existe sempre uma camada de tecido conjuntivo, junto ao tecido epitelial, com função de suporte. Função: Revestimento e protecção de superfícies (epiderme); Revestimento, absorção e secreção (epitélio intestinal); Secreção (glândulas); Excreção (glândulas sudoríferas, fígado); Função sensorial (neuroepitélios). Tecido Epitelial Características Forma das células variável devido ao facto das células estarem justapostas é difícil de observar os seus limites. A forma dos núcleos acompanha geralmente a forma das células. Escassez de material intercelular existe apenas glicocálix. Presença de lâmina basal formada por uma delicada rede de fibrilas. Aparece na superfície de contacto entre as células epiteliais e o tecido conjuntivo subadjacente. Apenas visível ao microscópio electrónico; Presença de lâmina própria camada de tecido conjuntivo, sobre o qual estão apoiados, praticamente, todos os epitélios; Grande coesão entre células variável consoante o tipo de epitélio, devido à existência de glicocálix e de estruturas especiais de adesão (desmossomas). Tecido Epitelial Especializações da Superfície Livre das Células Estruturas que aumentam a superfície livre da célula, de modo a aumentar a superfície de contacto. Microvilosidade pequenas projecções do citoplasma (intestino, rim). 2

4 Estereocílios prolongamentos longos e imóveis (epitélios sensitivos ouvido interno e epidídimo). Cílios e flagelos prolongamentos com mobilidade. Constituídos por 2 microtúbulos centrais rodeados por 9 microtúbulos periféricos (epitélio respiratório, espermatozóides). Células mioepiteliais função de contracção, que ajuda à expulsão de secreções (glândulas sub-maxilares). Tecido Epitelial Classificação de Epitélios A classificação dos epitélios tem em conta a sua estrutura e função, assim, surgem epitélios de revestimento (revestem superfícies externas e cavidades internas) e glandulares (células especializadas secretoras). Primeiro classifica-se o epitélio quanto ao número de camadas, seguido da classificação segundo a sua forma. Epitélios de revestimento classificam-se com base no número de camadas e na forma das células, da camada mais superficial (considera-se, para classificação, a forma das primeiras camadas de células pois quanto mais para o interior, maior deformação irão apresentar). Epitélio simples uma só camada de células; NÚMERO DE CAMADAS FORMA DAS CÉLULAS Epitélio estratificado mais do que 2 camadas de células; Epitélio pseudoestratificado uma única camada de células, com núcleos dispostos a várias alturas. Epitélio pavimentoso células achatadas. Núcleos alongados na horizontal; Epitélio cúbico células cúbicas. Núcleos redondos; Epitélio cilíndrico / colunar células mais altas que largas. Núcleos alongados na vertical; Epitélio de transição células globosas. Epitélios glandulares (glândulas) classificam-se com base no número de células secretoras e de canais excretores, forma da poção excretora, modo e destino da secreção. As glândulas possuem uma porção secretora (produtora de muco) e uma porção excretora (transporte da secreção). NÚMERO CÉLULAS SECRETORAS NÚMERO CANAIS EXCRETORES FORMA PORÇÃO SECRETORA MODO SECREÇÃO DESTINO SECREÇÃO Glândulas unicelulares uma única célula (células calciformes); Glândulas pluricelulares várias células (glândulas salivares, pâncreas). Glândulas simples um único canal excretor (Lieberkühn e sudoríferas); Glândulas compostas vários canais excretores (esofágicas e salivares). Glândulas acinosas forma de baga ou uva (ácino) (composta, ramificada); Glândulas tubulosas forma de túbulos alongados (simples, ramificada, enovelada, composta); Glândulas tubuloacinosas associação de ácinos e túbulos (composta). Glândulas merócrinas só é destacado o produto de secreção (pâncreas), ou seja, a secreção é libertada sem a destruição da célula; Glândulas holócrinas toda a célula se destaca arrastando a secreção (glândulas sebáceas), a secreção é libertada com a destruição da célula; Glândulas apócrinas a secreção arrasta parte do citoplasma (glândula mamária), a secreção é libertada com a destruição parcial da célula. Glândulas exócrinas secreção é lançada na superfície epitelial, para o exterior o Células mucosas cubóides / cilíndricas, núcleo oval perto da membrana citoplasmática. Células produtoras de muco; o Células serosas poliédricas / piramidais, base larga, núcleos arredondados na zona central da célula. Glândulas endócrinas secreção lançada, directamente, no sangue. o Tipo cordonal formam estruturas globulosas dispostas em cordões (ilhotas de Langerhans do pâncreas, fígado); o Tipo vesicular as células formam vesículas (tiróide). 3

5 Tecido Conjuntivo Formado por diferentes tipos de células, separadas por abundante material intercelular, por elas sintetizado. A matriz extracelular é o seu principal constituinte. Tecido Conjuntivo Função Sustentação e preenchimento estabelecimento e manutenção da forma do corpo, ligando células e órgãos e conferindo suporte. Armazenamento lípidos, água, iões de sódio e outros electrólitos e proteínas plasmáticas, de baixo peso molecular. Defesa devido a células fagocitárias (macrófagos), as células produtoras de anticorpos (plasmócitos) e à grande viscosidade da substância fundamental. Reparação desempenha na cicatrização. Transporte nutrientes, oxigénio e catabólitos. Tecido Conjuntivo Células Fribroblastos e Fibrócitos células com prolongamentos plasmáticos, que produzem a matriz. São as células mais comuns do tecido conjuntivo. Fibroblastos células com grande actividade de síntese. Têm prolongamentos citoplasmáticos irregulares, núcleo grande e ovóide, citoplasma, retículo endoplasmático rugoso e aparelho de Golgi abundante. Sintetizam colagénio e elastina (componentes das fibras) e componentes da substância fundamental (glicosaminoglicanos, proteoglicanos e glicoproteínas). Fibrócitos células em repouso. Possuem menores dimensões, poucos prolongamentos citoplasmáticos e núcleo menor, mas mais alongado. Macrófagos células fixas (fusiformes / estrelados com núcleos ovóides) ou móveis (pseudópodes curto, núcleo com a forma de rim), com grande capacidade de pinocitose e fagocitose. Intervêm na defesa do organismo, através da fagocitose de restos de células, de material intercelular alterado, de bactérias e de partículas inertes. Macrófagos e monócitos são o mesmo tipo de célula mas em diferentes estados de maturação. Células percussoras da medula óssea Divisões Monócitos Atravessam as paredes dos capilares Macrófagos (especialização morfológica e funcional) Células mesenquimatosas indiferenciadas células com capacidade de dar origem a quaisquer outros tipos de células, do tecido conjuntivo. Possuem igual potencialidade de mesênquima. Mastócitos células globolosas, sem prolongamentos citoplasmáticos, com granulações citoplasmáticas que libertam mediadores químicos (histamina). Estão activos em reacções imunes, infecções, reacções alérgicas e na expulsão de parasitas. Plasmócitos células grandes e ovóides, pouco numerosas no tecido conjuntivo (excepto em infecções crónicas), com núcleos esféricos e excêntricos. Produzem anticorpos. Leucócitos glóbulos brancos que migram e atravessam as paredes capilares por diapdese, intensificadas no caso de infecções locais, pois são células especializadas na defesa contra micro-organismos agressores / invasores. Os linfócitos e eosinófilos são os leucócitos mais abundantes, no tecido conjuntivo. Adipócitos células especializadas no armazenamento de gorduras neutras (triglicerídios). Estas células têm a capacidade de expandir, mas não possuem a capacidade de divisão, assim, apenas se expandem consoante a acumulação de gorduras neutras seja maior ou menor. Ou seja, nunca aumentam em quantidade, apenas em tamanho. 4

6 Tecido Conjuntivo Matriz Intercelular e Fluído Fibras proteínas que se polimerizam, formando estruturas muito alongadas. Ou seja, são um conjunto de fibrilas. Elásticas microfibras oxitalânicas, elaunísticas e de elastina (principalmente); Colagéneas fibrilas de proteína colagéneo; Reticulares fibras de colagéneo, envolvidas por glúcidos e lípidos. Fibrilas conjunto de microfibrilas. O colagéneo (escleroproteína) é a proteína mais abundante do tecido conjuntivo e do organismo. Esta família do colagéneo, é formada por mais de 20 tipos de proteínas, geneticamente, diferentes. Fibras colagéneas estruturas cilíndricas alongadas e flexíveis. Geralmente, aparecem agrupadas em arranjos paralelos, formando feixes de fibras colagéneas. FEIXE DE FIBRAS DE COLAGÉNEO FIBRA DE COLAGÉNEO FIBRILA DE COLAGÉNEO MICROFIBRILA DE COLAGÉNEO Existe, associado ao colagéneo, uma substância glucídica que funciona como cimento, e une grupos de microfibrilas para formar fibrilas, grupos de fibrilas para formar fibras e grupos de fibras para formar feixes de fibras. Fibras reticulares fibras muito delicadas que formam uma rede. São formadas por fibrilas de colagéneo, envolvidas por uma camada de glúcidos e lípidos, que impede a sua agregação, para formar fibras mais complexas. Fibras elásticas fibras muito delgadas, formadas por microfibrilas oxitalânicas, elaunísticas e elastina. Deposita-se elastina entre os feixes de microfibrilas oxitalânicas Fibrilas elaunínicas Acumulação de elastina ocupa o centro do feixe de fibrilas Fibras elásticas Substância fundamental preenche os espaços entre as células e as fibras, ou seja, todo o espaço que não é ocupado por células e fibras está ocupado por esta substância. É formada, principalmente, por complexos de mucopolisacarídios e proteínas. Fluído tecidual filtrado de sangue, que aparece numa quantidade mínima, no tecido conjuntivo. Possui uma composição semelhante à do plasma sanguíneo, a nível de iões, substâncias difusíveis e proteínas plasmáticas, de baixo peso molecular. Tecido Conjuntivo Propriamente Dito Tecido conjuntivo propriamente dito não apresenta qualquer predomínio de elementos constituintes, excepto de fibras de colagéneo. Abaixo de qualquer camada de tecido epitelial existe uma camada de tecido conjuntivo propriamente dito, que pode ser mais, ou menos, espessa, mas que está sempre presente. Laxo sem predomínio de elementos constituintes. É uma camada flexível, mas com pouca resistência a tracções. É a camada presente à volta de vasos sanguíneos e linfáticos, que serve de apoio ao tecido epitelial; Denso predomínio de fibras colagéneas, que são menos flexíveis, mas mais resistentes às tracções. o Não modelado confere elasticidade em todas as direcções, pois as fibras estão dispostas em todas as direcções. Confere pouca resistência às tracções (pele); o Modelado as fibras estão orientadas numa única direcção. Conferem muita resistência à tracção, apenas na direcção das fibras (tendões). 5

7 Tecido Conjuntivo de Propriedades Especiais Tecido elástico feixes de fibras elásticas, separadas por tecido conjuntivo laxo. Tecido reticular fibras reticulares, com fibrócitos. Tecido mucoso substância fundamental abundante, com fibras colagéneas abundantes e poucas fibras elásticas reticulares. Tecido adiposo predomínio de células adiposas (adipócitos), que armazenam gorduras neutras. O tecido adiposo deposita-se em sítios específicos do corpo humano, que são diferentes, consoante o indivíduo seja homem ou mulher. Perto do tecido conjuntivo há sempre tecido adiposo e vice-versa. Tecido adiposo comum, amarelo e unilocular, aparece na pele de um homem adulto (por exemplo), e apresenta uma gotícula de gordura que ocupa, praticamente, todo o citoplasma, no entanto tecido adiposo pardo e multilocular, aparece em animais que hibernam, fetos humanos e recém-nascidos, e é constituído por células mais pequenas, com numerosas gotículas de gordura. Funções: Reservatório de energia armazenamento de lípidos; Modela a superfície do corpo responsável pelas diferenças de contornos corporais, entre indivíduos de sexos diferentes; Protecção contra perdas excessivas de calor (gordura é má condutora de calor) Ajuda a manter os órgãos, nas suas posições naturais preenche os espaços entre os tecidos e órgãos. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Cartilagíneo Tecido cartilagíneo / cartilaginoso tecido conjuntivo de suporte, cujas células (condrócitos) estão localizadas em lacunas da matriz (condroplastos). Estas células são preenchidas por uma matriz (complexo de mucopolissacarídios associados a proteínas), no espaço intercelular, cuja estrutura é rodeada por pericôndrio (camada de tecido conjuntivo que contém vasos sanguíneos, linfáticos e nervos que envolvem a cartilagem). Matriz formada por fibrilas de colagéneo, proteoglicanos e glicoproteína, envolvidas por tecido conjuntivo. É na matriz que se encontram lacunas (condroplastos), e no seu interior estão as células cartilagíneas (condrócitos). Condrócitos produzem colagéneo, proteoglicanos e glicoproteínas (matriz), ocupando todo o espaço das lacunas da matriz (condroplastos). Na periferia da cartilagem hialina (antes do pericôndrio) aparecem mais pequenos e com forma elíptica, enquanto na parte central, aparecem maiores, arredondados e dispostos em grupos (grupos isogénicos), resultantes da mitose de um único condrócito. Grupos isogénicos células maiores, mais globulosas e dispostas em grupos, no interior da peça cartilagínea. Pericôndrio formado por tecido conjuntivo denso muito rico em fibras de colagéneo, que envolve as cartilagens hialina e elástica. Nutre e forma novas células cartilagíneas (condrócitos) e é responsável pela nutrição, oxigenação e eliminação de catabolitos pois é no pericôndrio que se localizam os vasos sanguíneos e linfáticos que não existem na cartilagem. É, assim, a camada mais periférica da peça cartilagínea, constituída por tecido conjuntivo denso. Este tipo de tecido conjuntivo tem a função de suporte de tecidos moles e revestimento de superfícies articulares, o que facilita o deslizamento dos ossos nas articulações sendo, assim, fundamental para a formação e crescimento dos ossos longos. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Cartilagíneo (Variedades) Cartilagem hialina cartilagem mais abundante que forma o primeiro esqueleto do embrião, sendo substituído, posteriormente, por tecido ósseo. Encontra-se envolvida pelo pericôndrio (paredes das fossas nasais, traqueia, brônquios, extremidade ventral das costelas, superfícies articulares dos ossos longos, esqueleto embrionário). 6

8 Cartilagem elástica semelhante à cartilagem hialina, mas com abundância de fibras colagéneas e elásticas. Aparece isolada ou a formar peças cartilagíneas com crescimento intersticial. Possui pericôndrio, e os seus condrócitos são semelhantes aos da cartilagem hialina (pavilhão auditivo, canal auditivo externo, laringe (epiglote), trompa de Eustáquio). Cartilagem fibrosa possui abundância de fibrilas colagéneas, dispostas em feixes paralelos, e pouca substância fundamental (proteoglicanos e glicoproteínas). Não possui pericôndrio, mas está associada ao tecido conjuntivo denso (discos intervertebrais, pontos de inserção de tendões e ligamentos aos músculos, sínfese pubiana). Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Cartilagíneo (Histogénese da Cartilagem Hialina) Tecido mesenquimatoso Arredondamento de células mesenquimatosas Multiplicação das células mesenquimatosas formando-se aglomerados de células (condroblastos) Síntese da matriz Espaçamento dos condroblastos Modificação dos condroblastos em condrócitos Mesênquima original-pericôndrio Condroblastos células precursoras da matriz e condrócitos. Iniciam a síntese de matriz, provocando o espaçamento dos condroblastos. Posteriormente, os condroblastos transformam-se em condrócitos. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Cartilagíneo (Crescimento da Cartilagem Hialina) Crescimento intersticial divisão mitótica de condrócitos pré-existentes, que ocorre nas primeiras fases de vida da cartilagem. Crescimento aposicional células da camada mais profunda do pericôndrio multiplicam-se e diferenciam-se em condrócitos. Ao crescimento intersticial segue-se este tipo de crescimento, por aposição, onde ocorre a produção de fibrilas de colagéneo, proteoglicanos e glicoproteínas. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo Tecido ósseo tecido conjuntivo de suporte, cujas células (osteócitos, osteoblastos, osteoclastos) estão localizadas em lacunas ramificadas da matriz (osteoplastos). Estas células são preenchidas por uma matriz que pode ser inorgânica (iões fosfato, cálcio, bicarbonato, magnésio, potássio, sódio) ou orgânica (fibras colagéneas e substância fundamental). Este tipo de tecido conjuntivo é o principal constituinte do esqueleto, que serve de suporte aos tecidos moles e protege os órgãos internos, como os existentes na caixa craniana, na caixa torácica e no canal raquidiano, proporcionando apoio aos músculos esqueléticos, e transformando as suas contracções em movimentos. Constitui um sistema de alavancas e um depósito de cálcio, fosfato e outros iões. Absorve toxinas e metais pesados minimizando os seus efeitos tóxicos, no organismo. Osteócitos células achatadas com prolongamentos citoplasmáticos, localizados em lacunas da matriz óssea (osteoplastos). Os prolongamentos citoplasmáticos vão encaixar nos canalículos ósseos dos osteoplastos. Osteoblastos células da superfície óssea com forma cubóide, quando têm função de síntese, ou achatada, quando têm um estado pouco activo, com prolongamentos citoplasmáticos que se prendem aos osteócitos vizinhos. Sintetizam a parte orgânica da matriz óssea, sendo por ela envolvidos, transformando-se em osteócitos. Osteoclastos células globulosas, gigantes, móveis, multinucleadas existentes na superfície óssea, quando ocorre reabsorção. Segregam enzimas colagenolíticas (atacam a parte orgânica da matriz óssea). Matriz óssea: Parte inorgânica possui iões de fósforo, cálcio, bicarbonato, magnésio, potássio e sódio, na sua maioria; 7

9 Parte orgânica constituído por fibras colagéneas e substância fundamental (proteoglicanos e glicoprotéinas). Periósteo e Endósteo as superfícies externas e internas do osso são revestidas por tecido conjuntivo denso e células osteogénicas. Possuem uma função de nutrição do tecido ósseo (vasos sanguíneos que penetram nos canais) e de fornecimento de novos osteoblastos (crescimento e regeneração do osso). Periósteo tecido conjuntivo denso com fibras colagéneas e fibroblastos; Endósteo semelhantes ao periósteo mas mais delgado. Aparece em cavidades do osso esponjoso, no canal medular, de Havers e de Volkmam. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Classificação Macroscópica dos Ossos) Osso compacto sem cavidades visíveis. Osso esponjoso com cavidades intercomunicantes. As cavidades nos ossos esponjosos e no canal medular da diáfise dos ossos longos, aparecem preenchidas por medula óssea: Medula óssea hematógena produtora de células sanguíneas; Medula óssea amarela existe uma gradual substituição da medula óssea hematógena por tecido adiposo, com a idade. Ossos curtos zona central com osso esponjoso, recoberto por osso compacto; Ossos longos constituídos por epífises (osso esponjoso recoberto por osso compacto), diáfise (osso compacto) e canal medular (osso esponjoso). Ossos chatos duas camadas externas de osso compacto (díploe), entre osso esponjoso. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Classificação Histológica) Tecido ósseo imaturo / primário primeiro tecido ósseo a ser formado, sendo gradualmente substituído por tecido ósseo secundário. É muito pouco frequente no adulto, apenas persistindo próximo das suturas dos ossos cranianos, alvéolos dentários e alguns pontos das inserções dos tendões. É caracterizado por possuir fibras colagéneas sem organização definida, por ter menor percentagem de sais e maior percentagem de osteócitos que o tecido ósseo secundário. Tecido ósseo maduro / lamelar / secundário fibras colagéneas organizadas em lamelas, que se dispõem em camadas concêntricas à volta de canais centrais (canais de Havers vasos sanguíneos, linfáticos, nervos e tecido conjuntivo laxo): Sistema de Haver conjunto do canal de Havers e com as lamelas ósseas concêntricas; Osteócitos encerrados em osteoplastos,que existem entre as lamelas ósseas. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Ossificação Intramembranosa) Processo de formação dos ossos curtos e de aumento de espessura dos ossos longos, que ocorre no interior do tecido conjuntivo, cujo centro de ossificação primário é o local onde a ossificação intramembranosa se inicia. As células do tecido conjuntivo diferenciam-se em osteoblastos que sintetizam matriz. Ossificação característica do osso frontal, parietal, temporal, parte do occipital e do maxilar superior e inferior. Diferenciação de células mesenquimatosas do tecido conjuntivo que se transformam em grupos de osteoblastos Síntese de uma matriz não mineralizada (osteóide) produzida pelos osteoblastos Rápida mineralização do osteóide englobando alguns osteoblastos que se transformam em osteócitos, formando centros de ossificação primário e consecutivamente tecido ósseo primário Crescimento radial dos centros de ossificação acabando por substituir a membrana conjuntiva pré-existente. A parte da membrana conjuntiva que não sofre ossificação passa a constituir o periósteo e o endósteo 8

10 Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Ossificação Endocondral) Tem início numa peça de cartilagem hialina com a forma parecida com à do osso que se vai formar. Há uma destruição gradual da cartilagem hialina que vai sendo substituída por tecido ósseo. Ossificação característica de ossos longos e curtos. Hipertrofia dos condrócitos de um molde cartilagíneo Redução da matriz cartilagínea em tabiques finos Mineralização da matriz cartilagínea Morte dos condrócitos por apoptose Ocupação das cavidades, deixadas livres pelos condrócitos, por capilares sanguíneos e células osteogênicas Diferenciação das células osteogênicas em osteoblastos Deposição de uma matriz óssea, sintetizada pelos osteoblastos, sobre os tabiques de cartilagem calcificada Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Crescimento dos Ossos Longos) Ossificação intramembranosa de Pericôndrio, formando um cilíndro periférico (colar ósseo) que recobre a parte média da diáfise Hipertrofia das células cartilagíneas que envolvem o colar ósseo e sua morte por apoptose Mineralização da matriz da cartilagem Arrastamento de células osteoprogenitoras provenientes do pericôndrio, sua proliferação e diferenciação em osteoblastos Segregação da matriz óssea pelos osteoblastos Formação de Tecido ósseo primário na parte média da diáfise (centro primário) Crescimento rápido e longitudinal do colar ósseo, ocupando toda a diáfise, acompanhado pelo crescimento do cilindro (longitudinal) ósseo em direcção às epífises Aparecimento dos osteoclastos: absorção do tecido ósseo no centro da cartilagem formando-se o canal medular, que cresce longitudinalmente Formação da medula óssea a partir de células sanguíneas Formação de um centro secundário de ossificação em cada epífise, que cresce radialmente Tecido cartilagíneo fica confinada à cartilagem articular e à de conjugação (disco epifisário), responsável pelo crescimento longitudinal do osso longo. Os discos epifisários desaparecem por volta dos 20 anos Células osteoprogenitoras células com capacidade de originar tecido ósseo. Diáfise parte do osso que tem crescimento primário (cresce longitudinalmente) e que se alonga. Parte mais longa, compreendida entre as extremidades (epífises). Intervém no crescimento de ossos curtos e no espessamento de ossos longos. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Disco Epifisário) Disco localizado entre a epífise e a diáfise. Possui 5 zonas distintas: de repouso, de proliferação, de cartilagem hipertrófica, de cartilagem calcificada e de ossificação. Zona de repouso cartilagem hialina. Zona de proliferação condrócitos em rápida divisão. Aparecem células sobrepostas, devido às rápidas divisões. Local onde ocorre o crescimento. Zona de cartilagem hipertrófica condrócitos volumosos (entram em apoptose). Zona de cartilagem calcificada mineralização dos tabiques da matriz cartilagínea. Apoptose dos condrócitos. Zona de ossificação formação de tecido ósseo com ocupação das lacunas, deixadas pelos condrócitos, por células osteoprogenitoras originando osteoblastos. Síntese da matriz óssea pelos osteoblastos que originam osteócitos. Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Reparação de Fracturas) Após uma fractura ocorre hemorragia local, destruição da matriz óssea e morte de células ósseas. Reparação de fracturas: Macrófagos removem o coágulo e restos de células Fibroblastos do periósteo e endósteo proliferam Aparecimento de tecido ósseo imaturo (calo ósseo) Ossificação endocondral de pedaços de cartilagem e ossificação intramembranosa Formação de um calo ósseo envolvendo a extremidade do osso fracturado Remodelação do calo após início da actividade motora do indivíduo Substituição de tecido ósseo primário por secundário 9

11 Tecido Conjuntivo de Suporte Tecido Ósseo (Problemas Nutricionais) O tecido ósseo é sensível a diversos factores nutricionais, principalmente durante a fase de crescimento. Falta de proteínas falta de aminoácidos para a síntese de colagéneo, pelos osteoblastos; Deficiência de cálcio (raquitismo) matriz óssea não se calcifica normalmente e os ossos não crescem, havendo ainda deformações dos mesmos. Tecido Muscular Constituído por células alongadas, as fibras musculares, que devido à sua capacidade de contrair, são responsáveis pelos movimentos do corpo. Existem vários tipos: CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL Músculos estriados com estriação transversal; Músculos lisos sem estriação transversal. Músculos voluntários contracção voluntária; Músculos involuntários contracção involuntária. Tecido Muscular Estriado Esquelético Constituído por fibras alongadas, com estriação transversal. As células multinucleadas possuem núcleos periféricos. A contracção destas fibras é rápida e voluntária. Formado por três variedades distintas de fibras: Fibras vermelhas / lentas fibras muito vascularizadas; Fibras brancas / rápidas fibras pouco vascularizadas. Possuem um metabolismo anaeróbio, pelo que necessitam de ATP para realizar a glicólise; Fibras intermédias. O citoplasma é, principalmente, ocupado por fibrilas paralelas ao eixo maior das fibras, as miofibrilas. Fibras musculares conjunto de miofibrilas, utilizadas para a contracção. Endomísio envolve cada fibra muscular. Lâmina basal, que forma fibras reticulares. Perimísio envolve conjuntos de feixes. Septos de tecido conjuntivo, formados a partir da camada mais externa, que dividem os feixes em fibras. Epimísio envolve o músculo inteiro. Camada mais externa de tecido conjuntivo. Miofibrilas estruturas cilíndricas que se dispõem longitudinalmente na fibra muscular. A estriação transversal aparece sob a forma de alternância de faixas claras com faixas escuras, cuja repetição dá o aspecto típico da fibra muscular estriada esquelética (bandas claras intercaladas com as bandas escuras). Tecido Muscular Estriado Esquelético Sarcómero Organização do sarcómero: Faixas claras isotrópica (banda I); Faixas escuras anisotrópica (banda A); Centro banda I (Linha Escura) linha Z. Sarcómero parte da miofibrila, compreendida entre 2 bandas Z, consecutivas. Contém uma banda A separada por 2 semi-bandas I. Na zona central mais clara da banda A, aparece a banda H. A deposição dos sarcómeros coincide nas miofibrilas da fibra muscular, formando um sistema de estriação transversal paralelo. As miofibrilas são constituídas por filamentos finos de actina (saem da banda Z e vão até à periferia da banda H) e filamentos grossos de miosina (ocupam a parte escura mais central). 10

12 Filamentos finos: Actina polímeros longos de actina F que é formada por 2 cadeias de actina G enrolados em hélice dupla, ou seja, os polímeros globulares de actina ligam-se em hélice dupla; Tropomiosina molécula longa e fina, formada por 2 cadeias polipeptídicas enroladas uma na outra, unidas nas extremidades e localizadas ao longo do sulco entre os 2 filamentos de actina F; Troponina: TnT (liga-se fortemente à tropomiosina), TnC (tem grande afinidade para os iões cálcio), TnI (cobre o local activo da activa). Cada molécula de tropomiosina tem um local específico onde se prende (local específico de ligação) um complexo formado por 3 sub-unidades distintas de troponina. Filamentos grossos (actina) molécula grande em forma de bastão, formada por 2 péptidos enrolados em hélice. Numa das extremidades apresenta uma saliência globular (cabeça) que tem locais específicos para a combinação com a molécula de actina, possui também actividade ATPásica (locais específicos para a combinação com ATP). Estes ATPases são indispensáveis pois é necessária grande quantidade de ATP para a contracção muscular. Meromiosina leve maior parte do bastão; Meromiosina pesada restante parte do bastão e cabeça. As moléculas de miosina estão dispostas em feixes que formam os filamentos grossos, com as cabeças viradas para o exterior. Existem então pontes transversais entre os filamentos finos de actina e os filamentos grossos de miosina. Estas pontes são formadas, principalmente, pelas cabeças de miosina e uma pequena parte do bastão. Tecido Muscular Estriado Esquelético Mecanismo de Contracção Deslizamento dos filamentos de actina e de miosina em direcções opostas. Quando o sarcómero está em repouso, os filamentos finos e os grossos sobrepõem-se parcialmente, mas durante a contracção estes 2 tipos de filamentos sobrepõem-se completamente, mas conservando sempre o mesmo tamanho. Deslizamento do filamento (fino) de actina sobre o (grosso) de miosina, para dentro da banda A Desaparecimento gradual da banda H. Diminuição da banda I Aumenta o tamanho da zona de sobreposição entre os filamentos de actina e de miosina Redução do comprimento do sarcómero Redução do comprimento do músculo - CONTRACÇÂO RELAXADO CONTRAÍDO Em repouso, actina e miosina só estão sobrepostos parcialmente. Durante a contracção, os filamentos deslizam um sobre o outro, mantendo o mesmo tamanho, mas ficando quase, praticamente, sobrepostos. Os sarcómeros diminuem o tamanho, logo o músculo, também, diminui, realizando a contracção do mesmo. Tecido Muscular Estriado Esquelético Inervação do Músculo A contracção do músculo esquelético é controlada por nervos motores que se ramificam no tecido conjuntivo do perimísio. Dependendo da força necessária para o músculo, as unidades motoras podem ser contraídas em maior ou menor número, no entanto, cada unidade motora que é estimulada, contraí sempre com a sua intensidade máxima. Placa motora / Junção mioneural zona de junção do nervo ao músculo. Estímulo da placa motora Libertação de acetilcolina Despolarização da placa motora Propagação do estímulo ao músculo Libertação de iões cálcio Contracção 11

13 Tecido Muscular Estriado Cardíaco Constituído por fibras anatomosadas, com estriação transversal. Possui 1 ou 2 núcleos centrais, por fibra. A sua contracção é rápida e involuntária. Discos intercalares junção de fibras musculares que faz com que, quando uma fibra é estimulada, todas as fibras envolventes também o são. Autoritmicidade capacidade do coração de se auto estimular, ou seja, de formar os seus próprios impulsos, não necessitando de estimulação por parte do sistema nervoso central. A sua estrutura e função são semelhantes ao às tecido muscular esquelético. Tecido Muscular Liso Constituído por fibras com um núcleo central, fusiformes e sem estriação transversal. Realizam uma contracção lenta e involuntária. As fibras musculares lisas apresentam lâmina basal. Existe uma rede de fibras reticulares que mantém as fibras musculares lisas ligadas entre si. A contracção de algumas fibras implica a contracção da totalidade do músculo. A classificação dos tecidos musculares lisos baseia-se na sua inervação e função: Músculo liso multiunitário grande inervação e contracção rápida; Músculo liso iunitário menor inervação e contracção mais lenta. O mecanismo de contracção é diferente dos tipos do músculo estriado. Neste músculo, para a contracção, há o deslizamento dos filamentos de actina e de miosina. Tecido Nervoso O tecido nervoso é formado por células nervosas (neurónios) e vários tipos de células de neuróglia. Estas células não possuem divisão celular. Neurónios constituídos por corpo celular com dendrites e axónio. O conjunto de vários neurónios forma um nervo (unidade básica do sistema nervoso capaz de transmitir um impulso nervoso). São células altamente estimuláveis e capazes de detectar pequenas alterações do meio. Em resposta a estas variações, verifica-se uma alteração eléctrica que percorre a sua membrana (impulso nervoso): Corpo celular centro trófico, responsável pela recepção de estímulos. Local que possui o núcleo e a maioria das estruturas citoplasmáticas; Axónio condução de estímulos. Fibra fina e longa cuja função é transmitir os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. Normalmente, é recoberto com uma bainha isolante de mielina; Telodendro transmissão de estímulos; Dendrites recepção de estímulos. Prolongamentos finos, geralmente ramificados, que recebem e conduzem os estímulos provenientes do ambiente ou de outras células nervosas, até ao corpo celular. Células de neuróglia / Glia asseguram a alimentação e suporte das células. Células sem axónio que se encontram junto aos neurónios. Tecido Nervoso Neurónios (Classificação) NÚMERO DE PROLONGAMENTOS FUNÇÃO Multipolares mais de 2 prolongamentos. São os mais abundantes; Bipolares um axónio e uma dendrite; Pseudo-unipolares um único prolongamento que, logo, se divide. Neurónios motores aferentes controlam órgãos efectores; Neurónios sensoriais eferentes recebem estímulos sensoriais; Inter-neurónios entre neurónios. 12

14 Tecido Nervoso Células da Neuróglia (Classificação) Oligodendrócitos e células de Schwann células pequenas com poucos prolongamentos citoplasmáticos e curtos; Astrócitos fibrosos, protoplamáticos e mistos células grandes e estreladas com numerosos prolongamentos citoplasmáticos (células muito ramificadas). Os prolongamentos podem ser pouco ramificados, finos e longos ou então muito ramificados; Células ependimárias células epiteliais colunares e ramificadas, que aparecem em cavidades do encéfalo e da espinal medula; Micróglia células epiteliais macrofágicas, com corpo celular alongado e curto, núcleo denso e alongado e prolongamentos citoplasmáticos curtos. Tecido Nervoso Células da Neuróglia (Função) Sustentação as células e fibras nervosas são sustentadas pelas células da glia, exclusivamente (nunca são sustentadas por tecido conjuntivo). Formação de circuitos no sistema nervoso central na vida embrionária orientam o crescimento de dendrites e axónios, e no adulto funcionam como isolantes, permitindo a formação de circuitos nervosos independentes. Transporte de substâncias entre capilares e neurónios, principalmente, pelos astrócitos, para nutrição e manutenção do equilíbrio electrolítico, do líquido extracelular. Formação de cicatrizes no sistema nervoso central (astrócitos são capazes de realizar divisão mitótica). Defesa, principalmente, pelas células da microglia que pertencem ao sistema mononuclear fagocitário. Tecido Nervoso Fibras Nervosas Mielínicas axónio envolvido por dobras múltiplas da célula envolvente. Bainha de mielina descontínua devido à presença de Nódulos de Ranvier. Neurónios cujo axónio está coberto por mielina. Esta cobertura forma as células de Schwann e nódulos de Ranvier (nas interrupções da camada de mielina). Nestes neurónios, a despolarização faz-se pelos nódulos de Ranvier, transmitindo-se um impulso mais rápido. Amielínica axónio envolvido apenas por uma dobra da célula envolvente. Não possui nódulos de Ranvier. Neurónios cujo axónio não está coberto por mielina. Nestes neurónios, a despolarização faz-se ao longo da parede do axónio, transmitindo-se o impulso, lentamente. Mielina complexo lipoproteico. Célula envolvente oligodendrócitos (no sistema nervoso central) e célula de Schawnn (no sistema nervoso periférico). CRITÉRIO ANATÓMICO CRITÉRIO FUNCIONAL CRITÉRIO ANATÓMICO E FUNCIONAL Sistema Nervoso Sistema nervoso central encéfalo e espinal medula. Constituído pelo cérebro, pedúnculo cerebral, cerebelo e a espinal medula. Sistema nervoso periférico nervos, gânglios nervosos e terminações nervosas. Sistema nervoso somático recebe estímulos sensoriais. Formula respostas motoras voluntárias. Processa impulsos e estímulos sensoriais. Sistema nervoso autónomo / visceral inerva órgãos motores. Faz a manutenção de funções vegetativas. Processa impulsos autónomos, nos quais não se consegue intervir (respiração). Sistema nervoso simpático divisão toráxico-lombar; Sistema nervoso parassimpático divisão crâneo-sacral. 13

15 Sistema Nervoso Central Espinal medula constituída por: Substância branca periférica fibras nervosas mielínicas, astrócitos, oligodendrócitos e células de micróglia; Substância cinzenta central corpos celulares de neurónios, fibras nervosas amielínicas, astrócitos, oligodendrócitos e células de micróglia. Cérebro constituído por substância branca, localizada internamente, e substância cinzenta, localizada perifericamente, e que se encontra dividida em 6 sub-camadas distintas: I. Camada molecular células horizontais; II. Camada granulosa externa astrócitos; III. Camada piramidal células piramidais e células de matinetti; IV. Camada granulosa interna astrócitos; V. Camada piramidal larga células fusiformes e células piramidais; VI. Camada multiforme ligações com a matéria branca. Cerebelo: Camada cortical substância cinzenta (mais externa): o Camada molecular poucos neurónios e grande quantidade de fibras amielínicas; o Camada de células de Purkinje uma camada apenas; o Camada granulosa neurónios de pequenas dimensões. Camada medular substância branca, localizada no centro. Sistema Nervoso Periférico Nervos fibras nervosas envolvidas por uma bainha de tecido conjuntivo (epineuro). Perinervo, endonervo. Gânglios nervosos conjunto de corpos celulares de neurónios, envolvidos por uma bainha de tecido conjuntivo. Sistema nervoso parassimpático os núcleos dos nervos, que passam por este sistema, encontram-se concentrados no encéfalo e na porção sacral da espinal medula. É utilizado um mediador químico, a acetilcolina. Coloca o organismo num estado relaxado e em descanso. Estes nervos possuem os corpos celulares concentrados na espinal medula e os seus axónios contactam directamente com os órgãos-alvo. Sistema nervoso simpático os núcleos dos nervos que constituem este sistema, estão concentrados na cadeia do sistema simpático, localizada na porção torácica e lombar da espinal medula. Utiliza um mediador químico, a noradrenalina. Coloca o organismo em alerta, de modo a que esteja preparado para actuar. Depende das duas cadeias laterais onde se concentram corpos celulares 14

16 INTRODUÇÃO - FISIOLOGIA Fisiologia Fisiologia ciência que descreve e explica as funções dos organismos vivos, ou seja, estuda o modo como a Vida funciona. Aspectos fundamentais e interligados: estrutura (macroscópica, microscópica e molecular), função (geral e especializada), integração (níveis de organização corporal e interacções), homeostasia (manutenção de uma condição relativamente estável das condições físicas e químicas do meio interno de um organismo, face as perturbações diversas) cuja alteração pode levar à morte de um organismo, mas é possível atingir este estado devido a acções controladas que os organismos possuem. FUNÇÕES COORDENADAS DE UM ORGANISMO: DIGESTÃO Aparelho Digestivo O aparelho digestivo é constituído pelo tubo digestivo (por onde passa o alimento) em conjunto com glândulas anexas. Nutrientes fornecem energia e matéria-prima para a manutenção de processos vitais e para o crescimento e reprodução. A obtenção e a ingestão de nutrientes constituem a alimentação. Funções transformação das substâncias ingeridas em energia e material celular. Este fenómeno só é possível se houver: ingestão do alimento e motilidade; secreção de sucos e digestão do alimento, isto é, degradação em substâncias mais simples; absorção dos nutrientes, isto é, atravessamento da parede do tubo digestivo; e excreção de materiais não digeridos. Os fenómenos que ocorrem no processo digestivo são físicos (preensão, mastigação / trituração, deglutição, motilidade do tubo digestivo) e químicos (degradação enzimática). A maior parte dos fenómenos enzimáticos da digestão são hidrólises, que são reacções lentas, no entanto a utilização de enzimas, como catalisadores, permite a sua aceleração. Enzimas proteínas com actividade influenciada por factores como o ph e a temperatura. São segregadas nas células glandulares existentes no próprio tracto digestivo ou anexas a ele (podem também ter origem microbiana). De modo a permitir um fornecimento contínuo de água (solvente de eleição de todos os processos metabólicos), electrólitos e nutrientes, o tubo digestivo efectua: ETAPAS BÁSICAS DE FUNCIONAMENTO DO TUBO DIGESTIVO Movimentação: do alimento em toda a sua extensão; Secreção: de sucos digestivos; Digestão: dos alimentos; Absorção: dos produtos digeridos, da água e dos electrólitos; Transporte: do material absorvido, pela circulação sanguínea intestinal. Anatomofisiologia Comparada do Tubo Digestivo dos Vertebrados A digestão nos Vertebrados pode ser: Extracelular permite ingerir grande quantidade de alimento; Lumiar no interior ( luz ) de um tubo; Efectuada em tractos digestivos completos com separação em áreas funcionais: zona anterior, zona média e zona posterior. À medida que o organismo é mais complexo e/ou possui necessidades diferentes, o seu tubo digestivo é mais elaborado, no entanto continua a possuir apenas um plano organizacional, com elementos comuns. 15

17 Áreas Funcionais de Tractos Digestivos Completos Zona anterior: Cavidade oral mistura, moagem, trituração, digestão (enzimas salivares); Faringe ingestão; Esófago condução (órgão geralmente tubular, mais/menos longo, que pode secretar muco). Zona média: Estômago mistura, moagem, trituração, digestão, alguma absorção; Intestino digestão, absorção. Zona posterior: Cólon (intestino) absorção, principalmente de água, particularmente importante nos animais terrestres. Formação de fezes; Recto eliminação de fezes. Podem existir zonas alargadas para armazenamento temporário, moagem ou maceração, digestão ou absorção, como por exemplo: papo, cecos ou moelas, na zona anterior (aves); divertículos grandes, na zona média; estômagos compartimentados (ruminantes) e formação de secos intestinais, funcionais ou não. Existem dois tipos de estômagos, nos vertebrados, que dependem do tipo de cavidades que apresentam: Monogástrico um compartimento, delimitado por epitélio especializado; Digástrico possui múltiplos compartimentos, para armazenar e digerir materiais alimentares (ruminantes). Rumen e reticulum (divisões onde ocorre fermentação), omasum e abomasum (divisões que realizam a digestão). Para um processamento óptimo do alimento no tubo digestivo é importante um tempo de permanência adequado em cada segmento funcional e a ocorrência de uma mistura e propulsão apropriadas (diferentes em cada fase do processamento do alimento). Esta complexidade de funcionamento só se mantém devido à existência de múltiplos mecanismos de controlo, no tubo digestivo, que são de tipo nervoso e de tipo hormonal. Componente Subdivisão Papel Funcional Estômago Intestino Delgado Intestino Grosso Boca Faringe Esófago Corpo Fundus Antrium Duodeno Jejunum Ileum Cólon ascendente Cólon transversal Cólon descendente Cólon sigmoid Recto Ânus Acção mecânica, lubrificação com saliva. Possui glândulas que mantêm esta estrutura sempre húmida (a saliva é a principal substância presente na boca que amolece o alimento e inicia a digestão). Substância engolida. Junção com o esófago, que termina com o esfíncter esofágico superior Movimenta o alimento da faringe para o estômago. Junção do esófago com o estômago, que forma o esfíncter esofágico inferior Início do armazenamento do alimento Armazenamento / Secreção Forte mistura do alimento com secreções, de modo a formar um quimo semi-sólido. O esfíncter pilórico (piloris) separa o estômago do duodeno Segmento que recebe secreções do fígado e do pâncreas. Local importante de regulação e coordenação Absorção da maioria dos produtos da digestão Reabsorção de fluidos. Junção com o intestino, que constitui o esfíncter ileocecal Reabsorção de fluidos Armazenamento de fezes Armazenamento e eliminação de fezes Abertura mais distal do tubo digestivo. É regulado pelo esfíncter interno e externo A primeira parte da digestão ocorre em meio ácido (estômago) e a segunda parte em meio básico (intestino) o que implica modificações enormes a nível estrutural. Como é um tubo contínuo, a modificação das características de meio ácido para o meio básico têm de ser muito rápidas e bruscas. 16

18 Estrutura Histológica Geral do Tubo Digestivo O tubo digestivo compreende uma porção tubular, com 4 órgãos principais (esófago, estômago, intestino delgado, intestino grosso), separados entre si por válvulas ou esfíncteres musculares. Todos estes órgãos principais apresentam a mesma organização histológica básica com 4 túnicas / camadas, na sua parede: mucosa, submucosa, muscular e serosa / adventícia. Mucosa (a mais interna) protege e possui a capacidade para diminuir e aumentar o seu diâmetro ou tamanho. Quando ocorre alguma variação no seu diâmetro e/ou tamanho, verifica-se, essa alteração, em toda a extensão do tubo digestivo. Formada por: Epitélio de revestimento epitélio estratificado pavimentoso (esófago e região terminal) que aparece em zonas de grandes tracções, onde é necessário uma maior protecção, ou simples cilíndrico (intestino e estômago) que aparece em zonas de absorção onde é necessário menos protecção e mais facilidade em deixar-se atravessar por substâncias; Lâmina própria / Córion tecido conjuntivo laxo, rico em vasos sanguíneos e linfáticos. Pode ter fibras musculares lisas, glândulas e tecido linfóide; Muscular da mucosa cama delgada e contínua de tecido muscular liso que pode estar dividida em 2 subcamadas: interna (fibras com orientação circular) e externa (fibras com orientação longitudinal). A camada mucosa pode formar: vilosidades (evaginações (para a luz do tubo) de epitélio com a lâmina própria), fossetas (invaginações de epitélio que só aparecem no estômago) e criptas (invaginações glandulares). Submucosa tecido conjuntivo frouxo, a moderadamente denso. Possui plexos (redes) de vasos sanguíneos e linfáticos e plexos nervosos (plexo de Meissner / Submucoso gânglios). Tem frequentemente, tecido linfóide (nódulos) e glândulas (no esófago e duodeno). Muscular / Muscular externa camada que tem o com controlo dos movimentos da sua própria parede (peristálticos). É constituída por 2 camadas (3 no estômago) de tecido muscular: interna, que é circular (diminuição do lúmen do tubo), e externa, que é longitudinal (encurtamento / alargamento do tubo). Possui, geralmente, músculo liso (só estriado na porção inicial do esófago e no esfíncter anal) e plexos vascular e nervoso entre as 2 camadas (plexo nervoso de Auerbach / Mioentérico, importantes no peristaltismo). A sua espessura é variável, consoante a região do tubo digestivo. Serosa / Adventícia tecido conjuntivo laxo, com muitos vasos sanguíneos e linfáticos e células adiposas. Camada serosa quando se encontra recoberta pelo peritoneu (mesotélio); Camada adventícia quando se mistura com o tecido conjuntivo, dos órgãos vizinhos. As glândulas podem estar englobadas na própria parede ou sair para o exterior desta (chegando à parede apenas por meio de um ducto, que transporta a secreção). Camada Subcamada Tipo de células presentes Serosa Tecido de conexão Longitudinal Músculo orientado longitudinalmente Muscular Plexos mientérico Fibras nervosas entéricas. Fibras autónomas Circular Músculo orientado circularmente Plexos submucosal Fibras nervosas entéricas. Fibras autónomas Submucosa Muitas glândulas Muscular da mucosa Músculo liso Mucosa Lâmina própria Nódulos linfáticos Epitélio Células de absorção, glândulas e receptores celulares 17

19 Caracterização Histológica Cavidade Oral Cavidade oral / bucal: Mucosa epitélio estratificado pavimentoso, geralmente não queratinizado. Lâmina própria com muitas terminações sensitivas e muito vascularizada. Submucosa muitas fibras elásticas e glândulas salivares (labiais) pequenas e difusas. Língua aparece nos cordados: Mucosa epitélio estratificado pavimentoso, com lâmina própria. A face inferior possui uma mucosa lisa e a superior uma irregular, com papilas linguais (elevações do epitélio e da lâmina própria, ligadas a sensações de gosto e de tacto) e tonsilas / amígdalas linguais (porção posterior que produz linfócitos); Submucosa; Muscular feixe de fibras musculares estriadas esqueléticas. Tecido conjuntivo intersticial com glândulas. Bucofaringe porção da faringe situada atrás da cavidade bucal e da face posterior da língua. Compreende: Mucosa epitélio estratificado pavimentoso e lâmina própria (que se estende até à muscular) com tecido elástico e pequenos grupos de glândulas mucosas. Existe tecido linfóide abundante que forma as amígdalas palatinas (na união da cavidade bucal com a bucofaringe) e a amígdala faríngea. Caracterização Histológica Tubo Digestivo (Esófago) Mucosa epitélio de revestimento estratificado pavimentos (geralmente não queratinizado), lâmina própria (pouco celular com alguns nódulos linfóides e glândulas cárdicas esofágicas de tipos mucoso, na região próxima do estômago) e muscular da mucosa. Submucosa tecido conjuntivo com glândulas esofágicas (pequenas, tubulo-acinosas, de tipo mucoso ou seromucoso, dispersas ao longo do esófago). Muscular com 2 subcamadas: interna (circular) e externa (longitudinal). No Homem, no início existem fibras musculares esqueléticas, no meio uma mistura de feixes de fibras musculares estriadas esqueléticas e fibras lisas e no fim possui músculo liso (com arranjo habitual em 2 subcamadas). Adventícia na porção do esófago, situada acima do diafragma. Serosa no curto segmento, situado abaixo do diafragma. Quando o esófago diminui o seu diâmetro a camada muscular e serosa aparecem uniformes e circulares, pois podem aumentar e diminui o seu tamanho, no entanto, a camada mucosa e submucosa formam pregas pois não têm essa capacidade. Caracterização Histológica Tubo Digestivo (Estômago) O estômago armazena alimento ingerido até este passar ara o intestino delgado, produz HCL e enzimas digestivas e efectua mistura e moagem dos alimentos até à sua conversão em quimo. Estômago órgão exócrino e endócrino, com 3 regiões (cárdica, corpo / fundo, pilórica) histologicamente distintas, especialmente ao nível da mucosa. No entanto, todas as regiões têm características em comum. Mucosa epitélio de revestimento simples cilíndrico (com células mucosas PAS positivas), lâmina própria e muscular da mucosa. Fossetas gástricas invaginações do epitélio de revestimento para dentro da lâmina própria. Têm dimensões microscópicas. No fundo de cada fosseta gástrica abrem-se várias glândulas gástricas. A distinção entre zonas hitológicas faz-se com base em diferenças nas dimensões das fossetas e entre glândulas gástricas. 18

20 Submucosa tecido conjuntivo laxo, vasos sanguíneos e linfáticos (acumulações de tecido linfóide) e plexo Nervoso Submucoso / Meissner. Muscular 3 subcamadas de músuculo liso: camada externa (longitudinal), média (circula) e interna (oblíqua) e Plexo Nervoso Mioentérico / Auerbach. Serosa camada muito fina. Região cárdica fossetas de tamanho médio (atingindo ¼ a ⅓ da espessura da mucosa). Possui glândulas cárdicas (tubulosas simples ou ramificadas) que possuem, principalmente, células mucosas, algumas células parietais e algumas células enteroendócrinas, como tipos celulares. Região pilórica fossetas mais profundas (atingindo ½ da espessura da mucosa). Possui glândulas pilóricas semelhantes às da região cárdica, mas mais curtas. Tipos celulares especialmente com mucosas (tipo do colo), algumas parietais e enteroendócrinas (produção especialmente de gastrina). Regiões do corpo e do fundo fossetas maiores e mais complexas (atingindo ¼ da espessura da mucosa). Possui glândulas gástricas / principais / fúndicas que são tubulosas ramificadas e com 3 diferentes regiões: istmo, colo e base. Glândulas gástricas (região do fundo) muito complexas. Glândulas com vários tipos celulares, distribuídos pelas 3 diferentes regiões: istmo, colo e base: Células mucosas epiteliais superficiais, que aparecem no istmo e no colo. São produtoras de muco; Células parietais / oxínticas produzem HCL e o factor intrínseco (para absorção intestinal da vitamina B 12); Células principais / zimogénicas / pépticas produzem proteínas (pepsina e lipase, no Homem); Células enteroendócrinas / neuroendócrinas produzem hormonas polipeptídicas (gastrina); Células indiferenciadas / fonte dividem-se constantemente e são capazes de se diferenciar nos vários tipos celulares referidos. Célula parietal e a produção de HCL Onda Alcalina: Acção de anidrase carbónica CO 2 sanguíneo produz ácido carbónico Ácido carbónico dissocia-se em iões bicarbonato e um protão H +, que é bombeada para o lúmen do estômago em troca de K + É mantida a alta concentração de potássio devido à ATPase, enquanto é trocado cloro por antiporte Túbulo vesícular, no ápice celular, produz uma secreção de ácido hidroclórico (diminuiem número após a estimulação da célula parietal) Ião bicarbonato volta ao sangue sendo responsável pelo seu aumento do ph, durante a digestão (onda alcalina) Caracterização Histológica Tubo Digestivo (Intestino Delgado) Intestino delgado porção do tubo digestivo onde ocorrem os processos finais da digestão e da absorção. É muito longo, o que proporciona mais tempo para a acção enzimática. As enzimas têm origem na parede do intestino delgado e em glândulas anexas ao tubo digestivo. Divide-se em 3 partes consecutivas: duodeno, jejuno e íleo. Possuem as 4 camadas normais de revestimento do tubo digestivo, mas com dobras permanentes da mucosa e da submucosa, visível a olho nú (Plicae circularis / Válvulas coniventes / válvulas de Kerckring). Vilosidades intestinais / Vilos evaginações do epitélio e da lâmina própria, com dimensões microscópicas. Estão, então, preenchidas por lâmina própria com vasos sanguíneos e uma ramificação do vaso linfático. Na lâmina própria existe células musculares lisas soltas, que provêm da muscular da mucosa, e dão movimento às vilosidades, de forma a criarem fluxo no seu exterior e assim absorverem uma maior quantidade de substância. 19

21 Glândulas intestinais / de Lieberkühn / Criptas de Lieberkühn glândulas tubulosas simples e curtas, situadas entre os pontos de inserção das vilosidades, e que ocupam a mucosa até à muscular da mucosa. Mucosa epitélio de revestimento simples cilíndrico, com vários tipos celulares: Células absortivas / Cilíndricas / Enterócitos prismáticas, com bordo estriado / bordadura em escova, por existirem microvilosidades densamente agrupadas, com enzimas na superfície (servem para terminar a digestão e absorverem as substâncias, quando tudo está digerido). Função principal é a absorção; Células caliciformes localizadas entre as células absortivas. Segregam muco e aparecem em maior número na região do íleo; Células de Paneth na base das glândulas intestinais, ou seja, são glândulas que se abrem nas vilosidades. Sintetizam proteínas (lisozina, fosfolipase A); Células enteroendócrinas aparecem nas glândulas intestinais e nas vilosidades. Segregam péptidos reguladores da motilidade intestinal e função gástrica, pancreática e biliar; Outros tipos celular: leucócitos, células indiferenciadas. Lâmina própria tecido conjuntivo frouxo com muitas células do sangue com função imunoprotectora. Nódulos linfóides (especialmente no ílio, nas placas de Payer). Submucosa no início do duodeno existem glândulas duodenais / Glândulas de Brünner (produzem muco alcalino e algumas hormonas). Tem o plexo nervoso de Meissner. Muscular duas subcamadas de músculo liso. Tem o plexo nervoso de Auerbach. Possui ainda a camada serosa e a muscular da mucosa, mas que apresentam as características normais do restante tubo digestivo, não tendo nenhuma especialização. Caracterização Histológica Tubo Digestivo (Intestino Grosso) Intestino grosso divide-se em: ceco (e apêndice), cólon (ascendente, transverso, descendente), recto e canal anal. Funções principais: absorção de água (no cólon), formação de fezes, secreção de muco (lubrificação), continuação da digestão (não secreta enzimas, pois as existentes têm origem nos restos celulares que chegam do intestino delgado, ou uma origem bacteriana). Nesta estrutura, não existem pregas ( Plicae circularis ) nem vilosidades. A mucosa tem um epitélio cilíndrico simples e muitas células caliciformes, existem vários nódulos linfáticos e as glândulas de Lieberkühn são mais longas e com muitas células caliciformes. Mucosa epitélio de revestimento simples cilíndrico (excepto no recto, estratificado pavimentoso). Tipos celulares idênticos ao intestino delgado, mas com diferente distribuição: Células cilíndricas com bordadura em escova; Células caliciformes muito abundantes, especialmente à superfície; Células enteroendócrinas em pequena quantidade, produzem somatostina e glucagon; Células de Paneth apenas presentes no apêndice; Células indiferenciadas essencialmente na base das glândulas. Lâmina própria semelhante à do intestino delgado, rica em linfócitos; Muscular da mucosa bem desenvolvida, ou irregular/ausente.possui nódulos linfáticos Submucosa invadida por nódulos linfáticos da lâmina própria. Com plexo de Meissner. Muscular tem 2 subcamadas, a interna circular e a externa longitudinal. No ceco e cólon a subcamada externa não constitui uma camada completa, formando 3 bandas longitudinais (Ténias do cólon). No recto, a subcamada longitudinal é completa, não formando ténias. Entre as 2 subcamadas musculares existe o Plexo nervoso de Auerbach. Serosa no cólon, apresenta pequenos apêndices pedunculados, formados por tecido adiposo (apêndices epiplóicos). 20

22 Caracterização Histológica Glândulas Anexas ao Tubo Digestivo Glândula estrutura individualizada pois é rodeada por uma camada de tecido conjuntivo, formando lobos e lóbulos. Os ductos das glândulas possuem várias mitocôndrias, pois necessitam de muita energia para estarem sucessivamente a transportar substâncias, para dentro e para fora da célula, muitas vezes contra o próprio gradiente. As glândulas mucosas não aparecem coradas pois o muco não cora, logo, estas estruturas aparecem brancas (sem coloração). Caracterização Histológica Glândulas Anexas ao Tubo Digestivo (Salivares) Glândulas salivares menores ou maiores (parótidas, submandibulares / submaxilares e sublinguais). Tipo túbulo-acinosas compostas (ou acinosa composta para as parótidas); Mecanismos de excreção: merócrino; Presença de cápsula de tecido conjuntivo fibroso e septos, que dividem as glândulas em lobos e lóbulos; Lóbulo conjunto de unidades morfo-funcionais, os adenómeros; Adenómero: o Proção secretora ácinos serosos, mucosos ou mistos. Células o mioepiteliais; Sistema de ductos intercalares, estriados (intralobulares) e excretores (interlobulares). A porção secretora é composta por células serosas piramidais e mucosas. As células serosas são, tipicamente, secretoras de proteínas com núcleo globular, acumulação de reticulo endoplasmático e um ápice preenchido por grânulos secretores, ricos em proteínas. Existem células mioepiteliais presentes na extremidade terminal das células secretoras serosas. O núcleo de células mucosas é achatado, com cromatina condensada, e está localizado junto da base das células. Os pequenos ductos intercalados estão em linha com epitélio cubóide. Os ductos estriados são compostos por células colunares com características de transporte de iões, bem como invaginações na membrana basal e acumulação de mitocôndrias. Glândulas parótidas túbulo-acinosas (ou acinosas) compostas. Possui glândulas apenas serosas que produzem uma secreção rica em proteínas e anticorpos, pelo que têm uma quantidade apreciável de amilase. Sistema de ductos intralobulares: ductos intercalares (iniciais com epitélio simples pavimentoso ou cubóide baixo) e ductos estriados (epitélio simples cilíndrico, passando a pseudoestratificado, com células caliciformes. Estriação basal devido à presença de mitocôndrias orientadas verticalmente, em pregas da membrana celular basal que são células para o transporte rápido de água e iões). Produz uma saliva rica em enzimas de decomposição do alimento. Glândulas submandibulares túbulos-acinosas compostas. Possui glândulas, principalmente, serosas, sendo responsáveis pela maior parte do volume total de saliva, produzindo uma saliva com fraca actividade de Amilase, mas com lisozima, secretada por estas células serosas. São histologicamente semelhantes às Parótidas, mas com ductos estriados evidentes. Algumas das células acinosas e dos ductos segregam lactoferrina. Produz uma saliva rica em enzimas antibacterianas. Glândulas sublinguais túbulos-acinosas compostas, com glândulas, principalmente, mucosas. Os ductos intercalares e estriados curtos são pouco evidentes. Produz uma saliva rica em muco. 21

23 Caracterização Histológica Glândulas Anexas ao Tubo Digestivo (Pâncreas) Pâncreas glândula mista que produz uma secreção exócrina (enzimas digestivas com acção no intestino delgado) e uma secreção endócrina (hormonas como a insulina e o glucagon). Histologicamente, está rodeado por uma cápsula de tecido conjuntivo areolar, que lança septos para o seu interior, formando lóbulos. Porção exócrina túbulo-acinosa composta (acinosa composta), cujos ácinos serosos são células secretoras de proteínas. A sua organização é semelhante à das glândulas salivares parótidas, excepto pelo facto de não possuir ductos estriados, e de possuir ilhotas de Langerhans e um ducto intercalar, que penetra no interior dos ácinos pancreáticos (células centroacinosas). No Homem, o pâncreas produz uma secreção rica em água, iões (especialmente bicarbonato de sódio), enzimas e pró-enzimas digestivas (tripsinogénios, quimiotripsinogénio, procarboxipeptidases, ribonuclease, desoxirribonuclease, lipases, proelastases, amilases). A maior parte destas enzimas é armazenada nos grânulos celulares, sob a forma de proenzimas, que só são activadas no lúmen do intestino delgado, após a secreção (protecção do pâncreas). Porção endócrina encontra-se dispersa na porção exócrina sob a forma de Ilhotas de Langerhans (estrutura cordonal, com uma rede de capilares sanguíneos fenestrados e enervação pelo sistema nervoso autónomo). Em cada ilhota, existem diversos tipos celulares: Células A / alfa produzem glucagon (hormona hiperglicemiante); Células B / beta produzem insulina (hormona hipoglicemiante). São as células mais numerosas; Células D / delta produzem somatostatina (inibe a secreção de insulina e glucagon); Células C células sem granulações citoplasmáticas (claras, diferentes das anteriores, que têm grânulos) que constituem células em repouso ou reservas celulares. Fora das ilhotas, geralmente, existem células enterocromafins entre as células dos ácinos e no meio do epitélio dos ductos. Produzem as hormonas: polipéptido pancreático, polipéptido intestinal vasoactivo, motilina, serotinina e substância polipeptídica. Caracterização Histológica Glândulas Anexas ao Tubo Digestivo (Fígado) Fígado glândula mais pesada do organismo pois possui uma irrigação sanguínea muito grande, recebendo 25% de sangue arterial da artéria celíaca e 75% de sangue venoso da veia porta, que é o sangue proveniente do intestino. O sangue arterial e venoso mistura-se, assim, no fígado, saindo deste pelas veias hepáticas, para a veia cava inferior. É uma glândula mista, sendo as funções, exócrina e endócrina, desempenhadas pela mesma célula (hepatócito / Célula hepática). Hepatócitos células poliédricas, com 6 ou mais lados, com membranas expandidas em microvilosidades e metabolicamente as mais versáteis do organismo, que possuem, também, uma considerável capacidade de regeneração (mesmo no Homem). O fígado apresenta Hilo (sulco transversal na sua face inferior), cápsula conjuntiva, septos, lobos e lóbulos, e células epiteliais (hepatócitos agrupados em placas anastomosadas entre si, formando unidades morfofuncionais, os lóbulos hepáticos, que estão separados ou não dos lóbulos adjacentes, por tecido conjuntivo). 22

24 Estrutura dos lóbulos hepáticos toda a sua estrutura está envolvida por tecido: Veia centro-lobular / Veia central aparece no centro do lóbulo. A partir desta veia radiam placas de hepatócitos que formam filas com 1-2 células de espessura, em cada placa (traves de Remak) separadas entre si pela rede dos capilares sinusóides; Espaços porta zonas na periferia dos lóbulos que contêm 1 vénula e 1 arteríola (ramificações da veia porta e da artéria hepática), 1 ducto (parte do sistema de ductos biliares) e, por vezes, vasos linfáticos. Aparece quando as camadas de tecido conjuntivo, de células diferentes, se encostam. A circulação sanguínea é feita da periferia do lóbulo para o centro (veia central) e a circulação da bílis (produzida pelos hepatócitos presentes no lóbulo) é feita do centro para a periferia (por onde sai). Desta forma, o sangue e a bílis nunca se misturam, pois circulam em sentido contrário e em vasos diferentes. Funções dos hepatócitos: Digestão bílis (sais e ácidos biliares, lecitina e colesterol) que é uma secreção exócrina contínua, é armazenada na vesícula biliar, para actuar na digestão; Biossíntese proteínas plasmáticas (todas, excepto imunoglobulinas) são libertadas, gradualmente, dos hepatócitos para o sangue (excreção endócrina); Metabolismo energético degradação, síntese, de glicose a partir de lípidos e aminoácidos (gliconeogénese) e de lípidos, e acumulação, sob a forma de glicose (glicogénio) e lípidos (gorduras neutras), de metabolitos; Desintoxição e neutralização desaminação de aminoácidos e formação de ureia. Inactivação de hormonas, drogas, substâncias tóxicas ingeridas (com excreção posterior pelos rins); Outras funções metabolismo do ferro (destruição de eritrócitos envelhecidos). Processos Gastrointestinais e sua Regulação O funcionamento do aparelho digestivo implica a existência de processos regulados de ingestão, secreção, digestão, absorção e motilidades. Os princípios básicos dessa regulação envolvem: A. Mecanismos nervosos: Via sistema nervoso entérico, principalmente sistema nervoso próprio do tubo digestivo; Via sistema nervoso central indirectamente, através de neurónios do sistema nervoso autónomo. B. Mecanismos hormonais hormonas produzidas especialmente por células enteroendócrinas do epitélio estomacal e intestinal. Numa resposta rápida actua o mecanismo nervoso, no entanto, numa resposta lenta, é o mecanismo hormonal que actua. O controlo nervoso e hormonal, do tracto gastrointestinal, pode ser divisível em 3 fases, de acordo com o local onde o estímulo inicial é sentido: fase cefálica, fase gástrica e fase intestinal. A parede do tubo digestivo contém 3 tipos de receptores sensoriais, que respondem a alterações químicas ou mecânicas locais: quimiorreceptores, mecanorreceptores (pressão) e osmorreceptores. A estimulação destes receptores desencadeia reflexos neurais ou secreção de hormonas. 23

25 Processos Gastrointestinais e sua Regulação Mecanismos Nervosos Sistema Nervoso Sistema Nervoso Central Sistema Nervoso Periférico Nervos Motores Nervos Sensoriais Sistema Nervoso Somático Sistema Nervoso autónomo Sistema Nervoso Simpatico - divisão torácico-lombar (inibe) Sistema Nervoso Parassimpático - divisão crâneo-sacral (estimula) SISTEMA NERVOSO SIMPÁTICO O sistema nervoso autónomo, constituído pelo sistema nervoso simpático e parassimpático, tem acção no tubo digestivo e glândulas anexas. Normalmente, quando o sistema parassimpático fica activo, o órgão é estimulado, no entanto, quando é o sistema simpático activo, o órgão é inibido. O sistema nervoso autónomo (simpático e parassimpático), o sistema nervoso entérico (plexos Auerbach e Meissner) e as glândulas endócrinas e exócrinas estão relacionados. Espinal Gânglios Simpáticos Músculo Longitudinal Plexos Mientérico Músculo Circular Plexos Submucosal Muscular da Mucosa O sistema nervoso simpático lança prolongamentos / ramificações nervosas para gânglios mesentéricos ou submucais (nervos entéricos). Mucosa SISTEMA NERVOSO PARASSIMPÁTICO Medula Nervo Vagus Músculo Longitudinal Plexos Mientérico Músculo Circular Plexos Submucosal Muscular da Mucosa Células Endócrinas Mucosa SISTEMA NERVOSO PARASSIMPÁTICO Espinal Nervo Pélvico Músculo Longitudinal Pos gangliónico Músculo Circular Pos gangliónico Muscular da Mucosa Células Endócrinas Mucosa Os mecanismos nervosos são controlos vegetativos / autónomos. Sistema nervoso entérico deriva do sistema nervoso parassimpático e simpático. Existe ao longo de todo o tubo digestivo e é composto por: plexo submucoso / Meissner (mais interno) e o Plexo Mientérico / Auerbach (mais externo). Estes plexos regulam os movimentos gastrointestinais / peristaltismo (plexo mientérico) e as secreções gastrointestinais, regulando o fluxo sanguíneo local, a recepção de estímulos do epitélio intestinal e de receptores de distensão das paredes intestinais (plexo de meissner). O grau de actividade destes Plexos pode ser alterado por sinais nervosos, do sistema nervoso parassimpático (excitatórios) e do sistema nervoso simpático (inibitórios): Sistema nervoso parassimpático aumento do peristaltismo, relaxamento de esfíncteres, aumento de secreções; Sistema nervoso simpático diminuição do peristaltismo. 24

26 Neurónios Aferentes A disposição anatómica do sistema nervoso entérico e das suas ligações com o sistema nervoso simpático e parassimpático permite a existência de reflexos gastrointestinais, essenciais para o funcionamento integrado do tubo digestivo: Reflexos curtos ocorrem na parede do tubo (resposta apenas do sistema nervoso entérico) e controlam a secreção intestinal e o peristaltismo; Reflexos longos transmitem-se a longa distância (resposta derivada do sistema nervoso entérico, autónomo e central). Exemplo de reflexos: gastrocólico (do estômago, causando evacuação do cólon), enterogástricos (do cólon e intestino delgado, causando inibição da motilidade e da secreção gástrica), de dor (inibem todo o tracto gastrointestinal), de defecação. Estados Emocionais / Fome Sistema Nervoso Central (cheiro, sabor a comida, saliva) Quimiorreceptores Mecanorreceptores Osmorreceptores Estímulo REFLEXOS LONGOS Paredes Gastrointestinais Plexo Nervoso REFLEXOS CURTOS Lúmen Gastrointestinal Neurónios eferentes autónomos Músculo Liso / Glândula Resposta Estes reflexos podem ter origem em estímulos locais, após estimulação dos receptores sensoriais, da parede do tubo digestivo. Os estímulos são recebidos por receptores que detectam diferenças de pressão e alertam a medula, que responde interferindo com o sistema nervoso autónomo de modo a provocar o movimento da zona em causa. As vias, longa e curta, de reflexos neurais são activadas por estimulação no tracto gastrointestinal. O reflexo longo utiliza neurónios ligados ao sistema nervoso central e ao tracto gastrointestinal. Quimiorreceptores são estimulados por químicos, osmorreceptores são sensíveis a mudanças na osmolaridade (concentração de sal) e mecanorrecetores respondem a distensões na parede gastrointestinal. Processos Gastrointestinais e sua Regulação Mecanismos Hormonais Gastrina Hormona Tecido de origem Tecido Alvo Acção Primária Estímulo para Secreção Colecistoquina (CCK) Estômago e duodeno Intestino delgado superior Células secretoras e músculos do estômago e duodeno Vesícula biliar, estômago e pâncreas Produção e secreção de HCL. Motilidade gástrica Contracção da vesícula biliar. Inibição da motilidade do estômago. Secreção do suco pancreático Actividade do nervo vagus. Péptidos e proteínas do estômago Ácidos gordos e aminoácidos no duodeno Pâncreas, células secretoras e Alimento e ácidos fortes no Secretina Duodeno Secreção de água. Inibição da motilidade gástrica músculos do estômago estômago e intestino delgado Péptido inibidor Monossacarídios e lípidos no Intestino delgado superior Mucosa e musculatura gástrica Inibição da secreção e motilidade gástrica Gástrico (GIP) duodeno Bulbogastrone Intestino delgado superior Estômago Inibição da secreção e motilidade gástrica Ácido no duodeno Péptido intestinal Aumento do fluxo sanguíneo. Secreção do fluído Duodeno Estômago e intestino Lípidos no duodeno vasoactivo pancreático. Inibição da secreção gástrica Enteroglucagon Duodeno Jejuno e pâncreas Inibição da secreção e motilidade Hidratos de carbono no duodeno Estimulação da secreção de HCL. Inibição da Condições básicas no estômago e Enquefalina Intestino delgado Estômago, pâncreas e intestino secreção pancreática, enzimática e motilidade intestino intestinal Somatostatina Intestino delgado Estômago, pâncreas, intestino e arteríolas esplanícas Inibição da secreção de HCL, pancreática, motilidade intestinal e fluxo sanguíneo visceral Ácido no lúmen estomacal Fases do Controlo Gastrointestinal O controlo do sistema gastrointestinal é feito por mecanismos neurais e hormonais, e pode dividir-se em 3 fases, de acordo com a localização do estímulo, ou seja, de acordo com o local onde o estímulo se inicia, e não com o local da actividade efectora. Fase cefálica iniciada quando receptores cefálicos são estimulados pela visão, cheiro, gosto, mastigação ou por vários estados emocionais. Estes reflexos compreendem vias eferentes do sistema nervoso parassimpático e simpático, que activam neurónios nos Plexos Gastrointestinais, e por sua vez afectam a actividade contráctil e a secreção. 25

27 Fase gástrica estímulos no estômago (distensão, acidez e presença de péptidos) iniciam os reflexos que constituem esta fase. As respostas a estes estímulos são mediadas por reflexos neurais curtos e longos, e pela libertação de Gastrina. Fase intestinal iniciada por estímulos no tracto intestinal, como distensão, acidez, osmolaridade e vários produtos da digestão. Esta fase é, também, mediada por reflexos neurais curtos e longos e pelas hormonas gastrointestinais Secretina, CCK e GIP. Cada fase é caracterizada por existir uma via eferente para, virtualmente, todos os órgãos do tubo digestivo. Estas fases não ocorrem todas numa sequência temporal (excepção do início da refeição). Normalmente, durante a ingestão e a absorção podem ocorrer reflexos característicos de todas as 3 fases, simultaneamente. EXEMPLO DO CONTROLO HORMONAL DA MOTILIDADE TIPOS FUNCIONAIS DE MOVIMENTOS DO TUBO DIGESTIVO Motilidade do Tubo Digestivo Promove o deslocamento do alimento e posterior expulsão do material fecal. É o tratamento mecânico (moagem e massagem) até à conversão do alimento numa forma solúvel e, também, a mistura dos conteúdos do tubo digestivo, permitindo um maior contacto com as superfícies absortivas do revestimento epitelial. O funcionamento da musculatura intestinal é coordenado por um controlo: Intrínseco (propriedades inerentes à musculatura lisa) o movimento é próprio, mão necessitando da intervenção de outras estruturas. Células do músculo liso intestinal têm actividade eléctrica espontânea, lenta, mas quase contínua (locais pacemaker no fundo do estômago e na primeira parte do duodeno). As células musculares intestinais estão ligadas por junções tipo gap, permitindo a acção da massa muscular como um todo (sincício intestinal). Extrínseco actividade eléctrica espontânea da musculatura intestinal, modulada por acção de: o Controlo nervoso via sistema nervoso intestinal / entérico e o autónomo; Controlo hormonal controlo da motilidade e da secreção glandular, aumentando a secreção. Gastrina segregada pela mucosa do estômago e do duodeno estimula a motilidade gástrica. Colecistoquina (CCK) segregada pela mucosa do jejuno, como resposta à presença de substâncias lipídicas no intestino aumenta a contracção da vesícula biliar e inibe, moderadamente, a motilidade estomacal. Secretina segregada pela mucosa do duodeno, como resposta à acidez do suco gástrico inibe, levemente, a motilidade de todo o tubo digestivo. Péptido inibidor gástrico (GIP) segregado pela mucosa do intestino delgado, principalmente como resposta à presença de ácidos gordos, carbohidratos e aminoácidos inibe a secreção gástrica e, moderadamente, a motilidade estomacal (diminui o esvaziamento estomacal para o duodeno, quando há sobrecarga de alimento no intestino delgado). Movimentos de mistura / segmentação envolvem contracções e relaxamento alternados da camada de músculo circular, que mistura o quimo. Asseguram o amassar do conteúdo do tubo digestivo. Dependem, geralmente, das contracções peristálticas ou de contracções rítmicas, localizadas em pequenas secções da parede intestinal. Movimentos propulsores / peristálticos envolvem ondas coordenadas de contracção e relaxamento que viajam por distâncias variáveis e causam a propulsão. Obrigam à progressão dos alimentos para a frente, a uma velocidade compatível com a digestão e absorção. Estes movimentos surgem após estimulação (distensão, irritação, sinais nervosos via intrínseca ou extrínseca), em qualquer local do tubo digestivo. O reflexo peristáltico, juntamente com a direcção anal do movimento peristáltico, constitui a Lei do Intestino. 26

28 FUNÇÕES DAS GLÂNDULAS TIPOS DE GLÂNDULAS ESTIMULAÇÃO DAS GLÂNDULAS Funções Secretoras do Aparelho Digestivo Secreção de enzimas digestivas (boca ao íleo). Secreção de muco para lubrificação e protecção (boca ao ânus). Células calciformes existem na superfície epitelial de quase todo o tubo digestivo, reagindo a estímulos locais. Funcionam isoladamente, sem coordenação com outras células mucosas. Criptas de Lieberkühn existem no intestino delgado. Possuem células mucosas e secretoras de um líquido seroso. Glândulas gástricas e Glândulas duodenais tubulares e profundas. Constituídas por uma grande diversidade de células, que produzem secreções muito variadas. Glândulas anexas ao tubo digestivo produzem secreções digestivas e promovem a emulsificação do alimento (glândulas salivares, fígado e pâncreas). Estímulos nervosos: parassimpático (aumento da secreção glandular, acção sobre glândulas salivares, esofágicas, gástricas, pâncreas e glândulas de Brünner) e simpático (aumento de secreção se isoladamente, diminuição da secreção glandular quando se sobrepõe à parassimpática). Controlo hormonal hormonas gastrointestinais que regulam o volume e as características das secreções. Produzem-se na mucosa como resposta à presença de certos alimentos, sendo absorvidas para o sangue e transportadas até à glândula que estimulam. Estímulos locais secreção devida à presença de alimento em contacto directo com as células glandulares desse local ou adjacentes. Há estimulação táctil / irritação química / distensão da mucosa que desencadeia reflexos que activam o sistema nervoso intestinal, provocando uma estimulação glandular. Podem, também, aumentar a motilidade intestinal (ritmo da secreção). As secreções são formadas, diariamente, por mais de 95% de água (e muco), e para além disso possui: Região Secreção Quantidade diária (L) ph Composição Glândulas salivares (cavidade bucal) Saliva Mais de 1 6,5 Amilase, Bicarbonato Estômago Suco gástrico 1 3 1,5 Pepsinogeno, HCL, factores intrínsecos Pâncreas Suco pancreático Tripsinogeno, Cimotripsinogeno, Carboxipeptidases, Aminopeptidases, Lipases, Amilase, Maltase, Nucleases, Bicarbonato Fígado Bílis Ácidos gordos, Lípidos, Sais biliares, Pigmentos, Colesterol Duodeno Suco entérico Enteroquinase, Carboxipeptidases, Aminopeptidases, Maltase, Lactase, Sucrase, Lipase, Nucleases Principais Secreções e Suas Características Muco Muco secreção viscosa constituída por água, electrólitos e mistura de várias glicoproteínas. É ligeiramente diferente nas várias regiões do tubo digestivo. Tem como funções a lubrificação e protecção do tubo digestivo, porque: É muito aderente forma uma película fina sobre a superfície dos alimentos; É muito consistente recobre a parede do tubo, protegendo-a dos alimentos; Oferece pouca resistência permite o deslizamento das partículas alimentares Promove a aderência das partículas alimentares entre si; Resiste bem à acção das enzimas digestivas mantém-se ao longo do tubo; Constituído por um mucopolissacarídio anfotérico e iões bicarbonato pode tamponar pequenas quantidades de ácidos / bases e neutralizar ácidos, respectivamente. 27

29 Principais Secreções e Suas Características Saliva Componentes: água (solvente para as reacções digestivas), bicarbonato e ião potássio (mantém o ph salivar), cloro (activa a amilase salivar), imunoglobulina A (sistema antibacterial), lisozima (enzima antibacterial), mucina (proteína forma o muco), muco (lubrifica a comida, ajuda a engolir e a equilibrar ácidos e bases), fosfato (mantém o ph salivar), amilase (catalisa a destruição de hidratos de carbono), ureia, ácido úrico (sem função digestiva, excreções). A saliva tem como funções: humedecer alimentos, limpar e lubrificar a cavidade oral (facilita deglutição e sabor), promover o início da digestão de alguns carbohidratos e lípidos (amilase, maltase e lipase), actuar como antibacteriano (sistema antibacteriano oral), contribuir para a manutenção do equilíbrio hídrico e controlar a temperatura corporal (arrefecimento por evaporação, nalgumas espécies). Regulação da produção de saliva: A presença de alimento na boca, origina estímulos tácteis e rápidos que, actuando sobre o sistema nervoso parassimpático, promovem a activação de núcleos salivares do tronco cerebral e estimulam a secreção salivar; Também impulsos com origem em centros superiores do encéfalo (áreas corticais do gosto e olfacto) activam os núcleos salivares e causam o aumento da sua secreção; Este aumento pode, ainda, ser devido a reflexos com origem no estômago e intestino alto (alimentos irritantes ou náusea). A produção de saliva é feita através de uma regulação nervosa e nunca hormonal. O parassimpático regula a quantidade de muco e água, na saliva. O simpático aumenta a quantidade de muco, na saliva, sendo este o sistema que actua nas situações quotidianas (casos de stress). Principais Secreções e Suas Características Secreção Esofágica Esta secreção possui um carácter completamente mucóide. Tem funções de lubrificação e favorecimento da deglutição. É produzida pelas glândulas esofágicas, cuja actividade é regulada por estímulos locais. Principais Secreções e Suas Características Secreção Gástrica Células produtoras de muco no revestimento superficial do estômago. Glândulas da mucosa o muco é segregado como resposta à irritação da mucosa: Cárdicas segregam muco; Gástricas / oxínticas segregam ácido clorídrico, pepsinogénio (activado pelo HCL produzindo pepsina), lipase gástrica, amilase gástrica, gelatinase, factor intrínseco e muco; Pilóricas segregam muco, pepsinogénio e gastrina. Regulação nervosa feita através do sistema nervoso parassimpático (via nervo vago, directa e indirectamente via gastrina) e de reflexos do Plexo mientérico local. Regulação hormonal pela hormona gastrina, produzida como resposta a estímulos locais (distensão do estômago, exemplo) e como resposta à acção de substâncias secretagogas (álcool, café, exemplos). Ocorre estimulação de receptores do epitélio, do plexo submucoso e depois das glândulas pilóricas e duodenais (reflexo mioentérico). Este mecanismo é menos potente que a estimulação vagal, mas actua por mais tempo na estimulação da secreção gástrica. Quando os 2 mecanismos actuam simultaneamente, multiplicam os seus efeitos. Acção da histamina derivado de aminoácidos que estimulam a secreção gástrica ácida, sendo produzida continuamente pela mucosa, como resposta ao ácido. Parece ser um requisito prévio para ocorrer a acção da gastrina. 28

30 Inibição da secreçãos gástrica por retro-controlo (feedback) quando o ph do suco gástrico chega a 2,0, a produção de gastrina fica bloqueada, surgindo, também, um reflexo inibidor que suprime a secreção ácida do estômago. No entanto, quando o ph sobe de 2,5 a 3,5, segrega-se novamente gastrina e ácido. Assim, é mantido o ph óptimo para as enzimas peptídicas. Controlo da secreção de ácido: Fase cefálica: Estímulos sensoriais e mastigação Activam o sistema nervoso parassimpático e entérico, a gastrina e a histamina Aumento da produção de HCL Fase gástrica: Conteúdo estomacal e acidez Fase intestinal: Reflexos longos e curtos e estimulação da secreção de gastrina Aumento da produção de HCL e pepsina Distensão, acidez, maior osmolaridade e concentração de nutrientes Reflexos longos e curtos e produção de hormonas (enterogastronas) como a secretina e CCK, somatostatina Diminuição da motilidade e da produção de HCL Principais Secreções e Suas Características Secreção Pancreática A composição da secreção pancreática depende, grandemente, do tipo de alimento presente no duodeno. Geralmente, contém água, iões bicarbonato e enzimas, mantendo um ph 8. Enzimas: Carboxipolipeptidase, quimotripsina e tripsina inicialmente sob forma inactiva (procarboxipolipeptidase, quimotripsinogénio e tripsinogénio). A sua activação só pode ser feita no tubo digestivo. Possuem acção sobre proteínas, transformando-as em péptidos (e não em aminoácidos); Ribonuclease e desoxirribonuclease actuam sobre os ácidos nucleicos; α-amilase e maltase actuam sobre o amido e a maltose; Lipase pancreática, esterase do colesterol, fosfolipase originam ácidos gordos e monoglicerídios; Inibidor da tripsina impede a activação da tripsina, no pâncreas e no ducto pancreático. Regulação nervos: Actividade gástrica e presença de alimento na cavidade bucal Acção sobre o sistema nervoso parassimpático Estimulação da secreção pancreática Regulação hormonal (mais importante) aquando a entrada de alimentos ácidos no intestino delgado, a produção de secretina é estimulada, o que estimula a produção de fluido e de bicarbonato (pelos ductos). No entanto, se o alimento tem ácidos gordos e aminoácidos, é a produção de colecistoquinina estimulada, o que estimula a produção de enzimas (pelos ácinos). Regulação da secreção dos ductos: Aumento do ácido no estômago Aumento da secreção de secretina, no intestino delgado Aumento da secretina no plasma Aumento da secreção de bicarbonato no pâncreas Aumento do fluxo de bicarbonato a entrar no intestino delgado Aumento da neutralização do ácido intestinal, no intestino delgado 29

31 Regulação da secreção dos ácinos: Aumento dos ácidos gordos e aminoácidos intestinais Aumento da secreção CCK no intestino delgado Aumento do CCK no plasma Aumento da secreção enzimática, no pâncreas Aumento do fluco enzimático para o intestino delgado Aumento da digestão de lípidos e proteínas, no intestino delgado Principais Secreções e Suas Características Secreção de Bílis A bílis é produzida, continuamente, no fígado pelos hepatócitos, e é armazenada, continuamente, na vesícula biliar, onde é concentrada. A bílis é concentrada, até 15 vezes mais, e armazenada na vesícula biliar. Cada uma das células do fígado (hepatócitos) produz bílis, continuamente, a grande quantidade. A vesícula biliar não tem capacidade para armazenar toda a secreção formada, logo a vesícula tem de remover a água da secreção e armazenar apenas a bílis concentrada, sendo dessa forma que actua na digestão. Esta secreção é composta por água, sais biliares, colesterol, lecitina, sais inorgânicos e pigmentos biliares, possuindo um ph entre 7 e 8. Funções da bílis. Fornecer o ph adequado ao final da digestão; Exercer uma acção detergente sobre os lípidos, emulsificando-os e facilitando a sua digestão, e posterior absorção a bílis concentra-se à volta das partículas de gordura para, posteriormente, serem digeridas pelas enzimas; Exercer uma acção dispersante, que é importante sobre vitaminas lipossolúveis, para o seu transporte no sangue (através dos sais biliares); Exercer uma acção importante no transporte de substâncias indesejáveis, insolúveis em água, que vão ser absorvidas do sangue pelo fígado (colesterol, esteróides ). Regulação nervosa presença de alimento na boca e no estômago, estimula o nervo vago e provoca uma contracção débil da vesícula biliar. Regulação hormonal quando a secretina (do duodeno) chega ao fígado, via corrente sanguínea, leva à estimulação ligeira da produção de colecistoquina (do duodeno), o que estimula a contracção da vesícula biliar e relaxamento do esfíncter de Oddi (entrando a bílis no duodeno). A secretina, por meio da corrente sanguínea, estimula a secreção dos ductos hepáticos. Os ácidos biliares, por meio do sangue, estimulam a secreção parenquimatosa. Fase cefálica da digestão gástrica ou reflexos intestinais estimulam o vago. Esta estimulação vagal provoca a contracção fraca da vesícula biliar. O quimo rico em lípidos e produtos da digestão de proteínas, leva o intestino delgado a produzir CCK. A colecistoquina, através da corrente sanguínea provoca: contracção da vesícula biliar e o relaxamento do esfíncter de Oddi. Ácidos gordos (duodeno) Aumento da secreção de CCK Aumento de CCK no plasma Contração da vesícula biliar Relaxamento do esfíncter de Oddi Aumento do fluxo biliar no ducto biliar Aumento do fluxo biliar no duodeno Principais Secreções e Suas Características Secreções do Intestino Delgado O suco digestivo intestinal, de ph entre 7,5 e 8, é produzido por vários tipos de glândulas. Este não contém enzimas, a não ser que existam restos celulares e é quase totalmente líquido extracelular, sendo rapidamente reabsorvido pelas vilosidades intestinais, é assim um veículo aquoso para a absorção dos produtos da digestão. 30

32 As células epiteliais da mucosa, com microvilosidades, contêm grande quantidade de enzimas digestivas e, provavelmente, digerem os alimentos enquanto são absorvidos através do epitélio: Peptidases transformam polipéptidos em aminoácidos; Dissacarases (sacarase, maltase, lactase) transformam dissacarídios em monossacarídios; Lipases transformam lípidos neutros em glicerol e ácidos gordos. Estímulos nervosos locais acção de reflexos nervosos locais, como resposta à presença de alimento. Regulação hormonal secreção de hormonas, principalmente, secretina e colecistoquinina. Principais Secreções e Suas Características Secreções do Intestino Grosso Secreção essencialmente constituída por muco, com grandes quantidades de iões bicarbonato (segregados por transporte activo), com um ph 8. Estas secreções protegem a mucosa contra o atrito, mantêm a coesão do bolo fecal e protegem a mucosa, da actividade bacteriana existente no seio da massa fecal (a qual produz ácidos). É essencial, então, para a protecção de ácidos e toxinas das bactérias intestinais. Em caso de grande irritação local, a mucosa segrega, para além da secreção mucosa normal, grandes quantidades de água e de electrólitos, o que provoca a diluição da substância irritante e a aceleração do trânsito intestinal (diarreia), implicando uma perda de água e de electrólitos. Assim, a diarreia é um processo de defesa devido a substâncias irritantes, pois limpa a fase terminal do tubo digestivo. No entanto, quando em excesso, é muito grave pois leva à rápida desidratação, devido à grande perda de água e electrólitos, de uma só vez. A regulação das secreções do intestino grosso é feita, principalmente, por estimulação táctil directa das células mucosas superficiais, por reflexos nervosos locais e também pelo sistema nervoso parassimpático. Digestão e Absorção no Tubo Digestivo Nenhum nutriente principal pode ser absorvido directamente, logo carece de valor nutritivo até à sua Digestão. A digestão transforma, mediante reacções de hidrólise, carbohidratos, lípidos e prótidos em compostos que podem ser absorvidos. As reacções de hidrólise diferem nas enzimas necessárias, para serem catalisadas. Digestão de carbohidratos carbohidratos (amilopectina, glicogénio ) degradados a monossacarídios, obtendo-se 80% glicose, 10% galactose e 10% frutose. Amidos maltose + pequenos polímeros de glicose Maltose Lactose Sacarose Digestão de lípidos: Gorduras neutras / triglicerídios Lípidos emulsionados Digestão de proteínas: Proteínas Proteoses,Peptonas,Polipéptidos Polipéptidos + aminoácidos 2 Glicose Glicose + Galactose Glicose + Frutose Lípidos emulsionados Ácidos Gordos Livres + 2 Monoglicerídios Proteoses, Peptonas e Polipéptidos Aminoácidos Polipéptidos+Aminoácidos 31

33 Princípios Básicos da Absorção Intestinal Bases Anatómicas A absorção é escassa no estômago, sendo máxima no intestino. No intestino a superfície de absorção é aumentada por pregas na mucosa (válvulas coniventes), vilosidades e células epiteliais com bordadura em escova (área da superfície de absorção no intestino delgado). As vilosidades possuem uma organização favorável à absorção: Capilares sanguíneos e linfáticos centrais (absorção em direcção ao sangue e linfa); Vesículas de pinocitose nas células epiteliais (absorção de partículas maiores); Muitas mitocôndrias (produção de energia para transporte activo, o processo mais usado); Filamentos de actina promovem movimentação contínua das vilosidades e, logo, maior exposição ao líquido intestinal. O muco, o epitélio da mucosa, o espaço intersticial e as paredes dos capilares são barreiras à absorção, pelas vilosidades. Princípios Básicos da Absorção Intestinal Mecanismos Fundamentais de Absorção A passagem através do epitélio pode seguir as vias paracelular (através de junções apertadas entre as células) ou transcelular (através da membrana das células epiteliais, absorção). Absorção fenómeno de transferência de moléculas através de uma membrana. Depende de processos de difusão (transporte de substâncias através de membranas como consequência da deslocação das moléculas a favor de um gradiente. Pode ser difusão simples ou facilitada) e transporte activo (transporte contra um gradiente de concentração ou eléctrico que necessita de uma fonte de energia). Água e moléculas pequenas como iões podem usar as 2 vias, mas as grandes moléculas orgânicas (como a glicose e os aminoácidos) só podem usar a via transcelular, utilizando moléculas transportadoras da membrana. Princípios Básicos da Absorção Intestinal Níveis de Absorção Estômago água e pequenas quantidades de substâncias lipossolúveis. Intestino delgado produtos terminais da digestão de carbohidratos, gorduras, proteínas. Absorvem, também, grandes quantidades de água e iões. Intestino grosso absorve água e iões. Absorção no Intestino Delgado Absorção de água apenas por difusão, segundo as leis da osmose. A absorção de solutos (nutrientes e iões, principalmente o sódio) promove a absorção de um equivalente osmótico de água. Absorção de iões sódio devido às variações de osmolaridade, resultante deste processo, a água move-se também. Iões sódio são transportado activamente das células epiteliais intestinais para os espaços intercelulares através de bombas de sódio e potássio (ATPases) Concentração intracelular de sódio torna-se inferior à existente no alimento presente no lúmen intestinal (quimo) Deslocamento passivo de sódio do quimo para a célula epitelial via, principalmente, proteínas que efectuam co-transporte de sódio com glicose ou aminoácidos Absorção de iões cloreto absorvidos por difusão passiva, aproveitando o gradiente eléctrico favorável, criado pelo transporte do sódio. Absorção de outros iões é feita activamente (bicarbonato, ferro, potássio, magnésio, fosfato, cálcio ). 32

34 Absorção de nutrientes (hidratos de carbono) estas substâncias aparecem, praticamente, sob a forma de monossacarídios. Uma pequena parte é absorvida por difusão facilitada, mas a maior parte é absorvida por transporte activo secundário. A velocidade de transporte é variável consoante o monossacarídio (galactose > glicose >> frutose), nos quais existe selectividade e competição pelo transportador. Glicose transportador (SGLUT1) no bordo estriado, que efectua cotransporte de sódio para a glicose. Devido ao aumento da sua concentração no interior da célula, a glicose sai pela base, por difusão facilitada (via GLUTU2), para o sangue; Galactose transporte idêntico mas, quando ocorre, reduz grandemente a absorção de glicose; Frutose transportada por difusão facilitada, mediante um transportador membranar específico (GLUT5). No interior da célula epitelial, ocorre conversão de grande parte da frutose em glicose, que passa, via transportador de hexoses GLUT2 da membrana basolateral, para o espaço intercelular e dai entra para o sangue. Absorção de nutrientes (proteínas) maioria absorvida sob a forma de aminoácidos (pequena quantidade como dipéptidos ou tripéptidos e raramente como proteínas maiores, por pinocitose). A absorção é feita por transporte activo secundário (entrada na célula absortiva por co-transporte de sódio e saída da célula por difusão facilitada). Existe selectividade e competição pelo transportador. Os aminoácidos possuem diferentes sistemas de transporte: um para os aminoácidos neutros, outro para os ácidos, outro para os básicos e ainda um específico para a glicina, prolina e hidroxiprolina. Os mecanismos de transporte têm maior afinidade para os L- esteroisómeros do que para os D-esteroisómeros. Absorção de nutrientes (lípidos) os lípidos ingeridos podem ser neutros (triglicerídios), fosfolípidos, esteróis, moléculas grandes e insolúveis. Acção mecânica no intestino (divisão das gorduras) + acção emulsificante dos sais biliares Digestão via lipase pancreática (lípidos emulsionados convertidos em monoglicerídeos e ácidos gordos livres) + dissolução (porção lipídicas das micelas: gotículas formadas pelos sais biliares e lípidos digeridos) + reboque (até às células absortivas) Difusão dos monoglicerídeos e dos ácidos gordos (para o interior das células absortivas, libertando as micelas de sais biliares, que ficam livres para captar novas moléculas) Ácidos gordos e monoglicerídeos são recombinados no retículo endoplasmático de novo em triglicerídeos (interior das células intestinais absortivas) Juntamente com o colesteros e fosfolípidos (igualmente absorvidos ou sintetizados de novo) formam glóbulos (quilomicrons) recobertos por proteína Quilomicrons excretados por exocitose para o espaço intercelular Passam para os capilares linfáticos das vilosidades, depois para a circulação linfática e mais tarde para o sangue Absorção no Intestino Grosso É no intestino grosso que ocorre a absorção da maior parte da água e electrólitos, e onde, praticamente, todos os iões são absorvidos. A absorção ocorre quase totalmente na metade proximal do cólon (cólon de absorção), sendo a metade distal, um local de armazenamento de material fecal (cólon de armazenamento). A mucosa possui uma grande capacidade de absorção activa de iões sódio e passiva de iões cloreto, contra um gradiente de concentração muito mais elevado do que no intestino delgado. Há, também, secreção activa de iões bicarbonato, neutralizando os efeitos dos ácidos produzidos, pela actividade da flora microbiana. A absorção de sódio e cloreto cria um gradiente osmótico através da mucosa do intestino grosso, o que leva à absorção de água. 33

35 Controlo e Integração do Metabolismo de Carbohidratos, Proteínas e Gorduras A maioria das células tem grande capacidade de efectuar interconversões moleculares (células do fígado ). Existe um estado dinâmico estacionário (catabólico-anabólico) com poucas excepções (como o DNA). Metabolismo orgânico: vias do metabolismo das proteínas e vias do metabolismo dos lípidos e carbohidratos. Pool de aminoácidos e principais vias do metabolismo proteico: Excreção de cabelo, pele, descamada (muito pequena) Proteínas Corporais Ureia Excreção urinária Proteínas e aminoácidos na dieta (digestão absorção) Pool de aminoácidos Carbohidratos e gorduras Excreção urinária (muito pequena) Derivados de aminoácidos contendo azoto (nucleótideos, hormonas, creatina ) Principais vias do metabolismo glicídico e lipídico o pool de carbohidratos e gorduras inclui glícidos simples e gorduras dissolvidas nos fluidos orgânicos. Excreção como secreções superficiais e células descamadas (muito pequena) Carbohidratos e gorduras estruturais Catabolismo a CO 2 + H 2O + energia Excreção via pulmonar Carbohidratos e gorduras na dieta (digestão absorção) Pool de carbohidratos e gorduras Pool de aminoácidos Excreção urinária (muito pequena) Derivados especializados (esteróides, acetilcolina ) Armazenamento Metabolismo das proteínas: Catabolismo de proteínas desaminação oxidativa de aminoácidos formando ácido, que pode ser usado para formar glucose ou ácidos gordos; Anabolismo proteico directamente do DNA nuclear, que é sintetizado no citoplasma através do RNA, com a sua tradução; A perda de proteínas leva a uma reduzida secreção de cabelo, pele e urina. Proteínas e aminoácidos alimentares Glucose Proteínas do plasma Proteínas do fígado Anticorpos, nucleotídeos, heme e outros produtos especiais Pool de Aminoácidos Ácidos gordos Gordura armazenada Ácidos keto Desaminação oxidativa NH3 (fígado) Ureia (excreção) Ácido pirúvico Oxigénio Ciclo do Ácido Cítrico Sistema de transporte de electrões H 2 O, Calor, ATP e CO 2 Controlo e Integração do Metabolismo da Glicose Metabolismo constituído pelos processos: degradação, armazenamento (glicogénese e lípidos), glicogenólise e gliconeogénese. Glicogénese: Glucose no sangue Glucose 6-fosfato Glucose 1-fosfato Uridina difosfato Uridina trifosfato Glucose uridina difosfato Armazenamento no músculo esquelético, fígado e moléculas de glicogéne 34

36 Glicogenólise: Moléculas de glicogéneo no fígado (glucagon activa a fosforilase) Glucose 1- fosfato Glucose 6- fosfato (glicolise) Glucose libertado no sangue Glicogenólise, no músculo esquelético: Gliconeogénese: Glicogéneo armazenado no músculo esquelético Ácido láctico + Ácido Pirúvico Gluconeogénese no fígado Ácido láctico Ácido pirúvico Alguns aminoácidos Glicerol 2 Gliceraldeído 3-fosfato Alguns amiinoácidos Ácido pirúvico Ácido oxaloacético Ácido fosfoenolpirúvico Fructose 1,6- difosfato Fructose 6- fosfato Glucose 6- fosfato Glucose Controlo e Integração do Metabolismo Lipídico Os lípidos são hidrolisados em glicerol e ácidos gordos, que podem ser usados imediatamente para energia ou armazenados como gordura, para serem utilizados quando necessário. Catabolismo lipídico (lipólise) triglicerídeos hidrolisados em glicerol que entra na via glicolítica, os ácidos gordos são catabolisados por uma oxidação-β a acetil-coenzima A, que entra no ciclo do ácido cítrico para produzir ATP. Anabolismo lipídico (lipogénese) síntese de gordura por condensação de moléculas de acetil-coenzima A, e redução a ácidos gordos, e esterificação de ácidos gordos para formar triglicerídeos. Lípidos alimentares Glicerol Ácidos gordos Gliceraldeído 3-fosfato Gordura armazenada Glicólise (ácido pirúvico) Ciclo dos ácidos cítricos CO 2 Oxigénio Beta oxidação Acetil-Coenzima A Corpos ketones Sistema de transporte de electrões ATP, calor, H 2 O Estados Funcionais do Organismo Estado absortivo durante o qual os nutrientes ingeridos estão a entrar para o sangue, a partir do tracto gastrointestinal. A energia provém primariamente da absorção de carbohidratos, numa refeição normal. Existe, também, a absorção em rede de glucose no fígado. Alguns carbohidratos são armazenados sob a forma de glicogénio no fígado e músculo, mas a maioria, juntamente com a gordura em excesso, é usada para formar energia. Essa energia é armazenada, principalmente, sob a forma de gordura, no tecido adiposo. Existe alguma síntese de proteínas, mas é a maioria dos aminoácidos da alimentação que são usados como energia ou convertidos em gordura. Neste estado, o anabolismo ocorre em muito maior quantidade que o catabolismo. Existe um turnover de proteínas e lípidos estruturais e a energia provém, essencialmente, da glicose, mas os depósitos proteicos são mantidos. As calorias em excesso (de qualquer fonte) são armazenadas como gordura, sendo o glicogénio um depósito, quantitativamente, menos importante para os carbohidratos. Pós-absortivo durante o qual o tracto gastrointestinal está vazio e a energia deve ser obtida dos depósitos endógenos do organismo. 35

37 A síntese de glicogénio, gordura e proteínas é reduzida, ocorrendo uma distribuição na rede. A Glucose é formada no fígado, através do armazenamento de glicogénio, por gluconeogénese da lactose, piruvato, glicerol e aminoácidos, formados no sangue. Os rins também realizam gluconeogénese, quando necessário. A glucose produzida no fígado (e rins) é libertada no sangue mas a sua utilização para energia é muito reduzida, nos músculos e outros tecidos. Lipólise liberta os ácidos gordos dos tecidos adiposos, no sangue. A oxidação desses ácidos gordos, pela maioria das células e cetonas produzido pelo fígado, produz a energia necessária. O cérebro continua a usar glucose mas também começa a usar cetonas à medida que a sua quantidade aumenta no sangue. Neste estado, o catabolismo ocorre em muito maior quantidade que o anabolismo. A glicose sanguínea tem de ser mantida, pelo que ocorre a glicogenólise e a gliconeogénese. Essa glicose é economizada, servindo os lípidos como fonte de energia, excepto no cérebro. Estado Absortivo Estado Pós-absortivo Proteínas Triglicerídeos Glicogéneo Proteínas Triglicerídeos Glicogéneo Aminoácidos α - glicerol fosfato Ácidos gordos Glucose Aminoácidos Glicerol Ácidos gordos Glucose Glucose CO 2 + H 2 O + energia (maioria das células) Ácidos gordos e cetonas CO2 + H2O + energia (maioria das células) Glucose Glicogénio (fígado) Gordura (fígado) Piruvato, lactase, glicerol e aminoácidos Glucose (fígado) Mecanismos que Regulam a Extensão e a Direcção das Interconversões Metabólicas Os órgãos efectores dominantes são o fígado, o tecido adiposo e o músculo. Os principais estímulos controladores são o: Endócrino por um grupo de hormonas, principalmente a insulina e o glucagon; Nervoso (pelos nervos simpáticos) presentes no tecido adiposo, no fígado e na glândula supra-renal. Controlo Endócrino das Interconversões Metabólicas Insulina de natureza proteica e produzida nas células β, das ilhotas de Langerhans, constitui uma secreção estimulada pela ingestão do alimento e inibida pelo jejum, logo, pela concentração de glicose e de aminoácidos no sangue que atravessa o pâncreas. É também influenciado por hormonas gastrointestinais que actuam, igualmente, de modo directo, e do sistema nervoso parassimpático. Acção nas células-alvo: Aumento do transporte de glicose, excepto no cérebro, e de aminoácidos através das membranas celulares; Aumento da função enzimática nas vias anabólicas; Inibição da generalidade das enzimas hepáticas da glicogénese e aumento da captação de glicose pelo fígado. 36

38 A concentração de insulina aumenta no período absortivo e diminui no período pósabsortivo (hormona da abundância). Deste modo, quando a concentração de insulina diminui, o padrão metabólico muda do estado absortivo para o pós-absortivo. Aumento de insulina, no plasma: Músculo aumento da absorção e utilização de glucose. Síntese de glicogénio, absorção de aminoácidos e síntese de proteínas, em rede; Adipócitos aumento da absorção e utilização de glucose. Síntese de triglicerídeos, na rede; Fígado aumento da absorção de glucose. Síntese de glicogéneo, triglicerídeos e de cetona, na rede. Diminuição de insulina, no plasma: Músculo diminuição da absorção e utilização da glucose. Catabolismo glicogénico e proteico e libertação de aminoácidos, em rede. Absorção e utilização de ácidos gordos; Adipócitos diminuição da absorção e utilização de glucose. Catabolismo de triglicerídeos e libertação de glicerol e ácidos gordos, na rede; Fígado aumento da libertação de glucose devido ao catabolismo de glicogéneo e gluconeogénese, na rede. Aumento da síntese e libertação de cetona. À medida que os níveis de insulina aumentam, o seu ciclo de produção continua, e o número de transportadores na membrana citoplasmática permanece alta. Isto significa que a insulina diminui os níveis de glucose no plasma. No entanto, quando os níveis de insulina diminuem, o ciclo é interrompido, as vesículas acumulam-se no citoplasma e o número de transportadores, na membrana citoplasmática, diminui. Assim, sem a insulina os níveis de glicose vão aumentar, pois os transportadores, no plasma celular, estão reduzidos. Notar que os transportadores estão em constante reciclagem por endocitose, desde a membrana citoplasmática até endossomas em vesículas. Mecanismo de retro-controlo (feedback) negativo da glicose plasmática no controlo da secreção de insulina: Aumento da secreção de insulina Aumento da glucose e aminoácidos no plasma e da actividade parassimpática, presença de GIP; Inibição da secreção de insulina epinefrina no plasma (actividade simpática). Aumento da glucose no plasma Aumento da secreção de insulina (células β - ilhas de Langerhans) Aumento da insulina no plasma Aumento da absorção de glucose (adipócitos e músculo) Absorção de glucose na rede. Inibição da libertação de glucose (fígado) Restituição dos valores normais de glucose no plasma Glucagon de natureza proteica. Produzida nas células α, das ilhotas de Langerhans. Possui efeitos metabólicos opostos aos da insulina. A sua secreção aumento no período pós absortivo e no jejum prolongado. É estimulada pela diminuição da concentração de glicose e de aminoácidos, no sangue, que passa pelo pâncreas, mas também é inibida pelo aumento da concentração de glicose plasmática. Diminiução da glucose no plasma Aumento da secreção de glucagon (células α - ilhotas Langerhans) Aumento de glucagon no plasma Aumento da degradação de triacilglicerol (tecido adiposo) Aumento da glicogenólise, gliconeogénese e síntese de cetona Aumento de ácidos gordos no plasma (economia de glicose) Aumento de glucose e cetona no plasma O balanço entre a insulina e a glucagon no sangue é feita em função da dieta ingerida. 37

39 Controlo Nervoso das Interconversões Metabólicas Sistema Nervoso Parassimpático Papel das glândulas supra-renais a estimulação da medula, das glândulas suprarenais, leva à secreção de adrenalina que tem efeitos semelhantes aos do Glucagon. Há um aumento da glicogenólise no fígado e músculo esquelético, um aumento da gliconeogénese, no fígado, e um aumento da lipólise, nos adipócitos. Papel dos neurónios simpáticos, do tecido adiposo e do fígado uma rápida diminuição na concentração da glicose plasmática activa glicorreceptores no hipotálamo (sistema nervoso central) e estimula o sistema nervoso simpático. Surgem reflexos nervosos que levam a um aumento da actividade neural, no tecido adiposo e fígado, promovendo maior degradação de lípidos no tecido adiposo (lipólise) e aumento da glicogenólise e da gliconeogénese, no fígado. Daqui resulta um aumento da glicose, glicerol e de ácidos gordos no plasma, uma acção que é oposta à acção da insulina. Este sistema é activado durante o período pósabsortivo. Aumento de glucose no plasma Aumento da secreção de epinefrina (medula drenal) Aumento da actividade dos nervos simpáticos no fígado e tecido adiposos Aumento de epinefrina no plasma Aumento de glicogenólise (músculo esquelético) Aumento de glicogenólise e gluconeogénese (fígado) Aumento de lipólise (tecido adiposo) Aumento de glucose, ácidos gordos e glicerol no plasma Um indivíduo possui no sangue insulina e glucagon, mas em concentrações diferentes. 38

40 FUNÇÕES COORDENADAS DE UM ORGANISMO: OSMORREGULAÇÃO E EXCREÇÃO Solução Aquosa de um Organismo Vivo / Osmolaridade Um organismo corresponde a uma solução aquosa contida no interior da superfície corporal. Os compartimentos líquidos do organismo são o compartimento intracelular e o extracelular (contém fluído intersticial e plasma). A água que constituí um organismo possui solutos, constituindo assim a solução aquosa. Proteína Na + H 2O No estado de equilíbrio, a osmolaridade dos compartimentos é igual, ou seja, a osmolaridade dentro e fora da célula tem de ser igual, logo necessita de existir uma regulação da concentração de electrólitos e proteínas. A concentração de electrólitos e de proteínas é, por isso, diferente nos compartimentos líquidos do organismo. Dentro da célula maioritariamente proteínas e potássio; Fora da célula maioritariamente sódio e cloro (para balançar as cargas). Existem diferenças na permeabilidade aos solutos, por parte dos compartimentos: O sódio pode movimentar-se nos 2 compartimentos extracelulares; As proteínas não saem dos seus compartimentos. Na + H 2O Proteína Qualquer movimento de água entre os compartimentos é devido a um gradiente osmótico. Qualquer desvio da situação de equilíbrio osmótico tem de ser compensado com a movimentação de sódio e água, que são as únicas substâncias móveis. Desta forma, se a homeostasia alterar têm de existir mecanismos que contrariem essa alteração, e que voltem a colocar as soluções com as suas concentrações iniciais: através da modificação da osmolaridade interna, para se adaptarem ao meio exterior, ou então mantêm constante, devido a mecanismos de osmorregulação. Rim, Homeostasia e Fluidos Corporais Homeostasia o volume e a concentração interna de um organismo vivo, devem manter-se constantes: Meio ambiente igual ou diferente do meio osmótico interno; Mecanismo compensatório osmorregulação. A regulação do meio interno exige, principalmente: a retenção da quantidade apropriada de água; a presença de concentrações adequadas de solutos, sais e moléculas de nutrientes; a eliminação de substâncias tóxicas, resultantes do metabolismo, que é feita via sistemas circulatórios e órgãos excretores especializados (rins nos animais mais complexos). Relativamente ao seu comportamento, face à osmolaridade do meio externo, tem-se: Organismos osmoconformantes maior parte dos invertebrados marinhos; Organismos osmorreguladores têm meio hipotónico em relação à água do mar e hipertónico relativamente à água doce. Órgãos excretores dos Vertebrados (rins) tubos rodeados por uma camada de células, com uma das extremidades expandida e que, há medida que o organismo é mais evoluído, são preenchidos por um tufo de capilares. Nos seres mais avançados, forma-se uma constrição no tubo, que aumenta consoante o animal seja mais evoluído. 39

41 Protocordados Elasmobrachi Peixes de água doce Peixes marinhos Anfíbios Mamíferos e Aves Répteis Características comuns aos órgãos excretores, em geral: Tubo mais ou menos extenso, ao longo do qual se forma urina; Superfície de contacto com os fluidos corporais, onde se faz a ultrafiltração (e/ou secreção) dos fluidos; Células capazes de reabsorver, por transporte activo, várias substâncias para o plasma; Saco mais ou menos desenvolvido, para o armazenamento da urina formada; Abertura para o exterior, ou para outro canal, que termina no exterior. Funções do Rim Excreção de produtos terminais do metabolismo (resultantes da degradação de proteínas e hemoglobina, por exemplo) e de substâncias ingeridas que são estranhas ao organismo. Esta mistura constitui a urina. Regulação da conservação de metabolitos úteis, da manutenção do equilíbrio hídrico e da manutenção do equilíbrio electrólito, ou seja, regula as quantidades de sódio e água pois são as únicas substâncias que se podem movimentar, entre compartimentos. A manutenção do equilíbrio hídrico e electrólito contribui para a homeostasia, por manutenção das condições físico-químicas do líquido extracelular: composição, volume, ph, Realização de gliconeogénese produção de glicose a partir de resíduos metabólicos. Ocorre quando o organismo está em jejum prolongado e é necessária glicose, para dar energia ao cérebro. Glândula endócrina secreta renina que estimula a libertação de aldosterona, pelo córtex das supra-renais (regulação da pressão arterial e do volume extracelular). Produz, também, eritropoietina e prostaglandina utilizadas, talvez, para a modulação de ADH. Hidratos de carbono, lípidos e proteínas formam dióxido de carbono e água. As substâncias que sobram, vão constituir reservas, excepto as proteínas pois não têm tal capacidade. Assim, os aminoácidos, em excesso, são utilizados para formar novas proteínas, mas aqueles que, mesmo assim sobram, têm de ser removidos, do organismo. Metabolismo Alimentos Energia Derivados Equilíbrio e Osmorregulação Carbohidratos Lípidos Proteínas NH 3 (amónia) Ureia Ácido úrico a excretar 40

42 Tipo de animal A forma molecular através da qual, os vertebrados, eliminam os compostos azotados está, intimamente, relacionada com a disponibilidade de água do meio. Problemas de equilíbrio hídrico e electrólito na água: Água doce organismo hiperosmótico, num meio hiposmótico. Necessita de eliminar água e absorver solutos; Água salgada organismo hiposmótico, num meio hiperosmótico. Necessita de reter água e perder solutos; Osmoconformes organismo isosmótico, com o meio. Problemas de equilíbrio hídrico e electrólito em terra organismos hiperosmótico, num meio hiposmótico. Estes organismos perdem água, por transpiração e respiração, e ingerem água. Logo necessitam de conservar essa água. Os animais que ingerem água do mar necessitam de possuir órgãos especializados para a excreção do sal, uma vez que os rins não conseguem assegurar a grande quantidade de sal existente no organismo (glândula do sal, ). Papel dos rins, no equilíbrio osmótico, em diferentes ambientes: OSMORREGULADORES Concentração do sangue, relativamente ao ambiente Concentração da urina, relativamente ao sangue Mecanismos osmorreguladores Elasmobranchi marinho Ligeiramente hiperosmótico Isosmótico Não bebe água do mar. Excreção de cloreto de sódio hiperosmótico através da glândula rectal Teleósteo marinho Hiposmótico Isosmótico Bebe água do mar. Excreta sal das suas glândulas Teleósteo água doce Hiperosmótico Hiposmótico Não bebe água. Absorve sal através das guelras Anfíbio Hiperosmótico Hiposmótico Absorve sal através da pele Réptil marinho Hiposmótico Isosmótico Bebe água do mar. Excreta através das glândulas, o sal hiperosmótico Mamífero do deserto - Hiperosmótico Não bebe água. Depende da água metabólica Mamífero marinho Hiposmótico Hiperosmótico Não bebe água do mar Ave marinha - Hiperosmótico Bebe água do mar. secreção através de glândulas, do sal hiperosmótico Ave terrestre - Hiperosmótico Bebe água doce Anatomia do Rim O sistema excretor é formado por um par de rins, um par de ureteres, bexiga urinária e uretra. O rim apresenta uma cápsula que protege o córtex e a medula. Rins órgãos filtradores constituídos por cálice maior, cálice menor, artéria, veia, pélvis renal, uréter, medula, córtex, cápsula e raios medulares. Nos mamíferos, as unidades funcionais dos rins, são os nefrónios, que estão dispostos num feixe radial, constituindo as pirâmides renais. A região distal de cada nefrónio esvazia o seu conteúdo num ducto colectivo, que drena até uma cavidade terminal central, a pélvis renal. A urina passa da pélvis para o uréter, o qual se liga à bexiga. O Homem possui, em média, cerca de nefrónios em ambos os rins. Nefrónios / tubos urinários estruturas microscópicas responsáveis pela filtração do sangue, que se encontram na região do córtex. São formados por: arteríola aferente e eferente, glomérulo de Malpighi e Cápsula de Bowman (constituem o corpúsculo de Malpighi), túbulo contornado proximal, ansa de Henle, túbulo contornado distal, capilares peritubulares e vasos rectos. O nefrónio juntamente com o túbulo colector forma o túbulo urinífero. 41

43 Cada um dos nefrónios funciona independentemente, produzindo urina. Esta produção de urina é contínua. Cada nefrónio apresenta, numa das extremidades, uma cápsula de Bowman, esta ligase ao tubo contornado proximal que se prolonga pela ansa de Henle, à qual se segue o tubo contornado distal, que desemboca no tubo colector. O túbulo urinífero possui um túbulo proximal, cápsula renal, glomérulo, túbulo distal, ansa de Henle e um túbulo colector. Os vasos sanguíneos formam, na sua estrutura, um glomérulo, que vai contactar com o túbulo urinífero, através de uma cápsula renal (o conjunto do glomérulo e da cápsula renal forma o corpúsculo renal). O sangue é filtrado e as excreções, já no túbulo urinífero, vão passar para a região proximal do túbulo nefrítico, seguindo para a região média e depois para a distal. As excreções saem do túbulo urinífero através do túbulo colector. Histologia do nefrónio e do tubo colector: Aparelho justaglomerular os rins recebem muitas fibras nervosas eferentes simpáticas, que são, principalmente, vasoconstritoras, em especial para as arteríolas aferentes e eferentes. As membranas da arteríola aferente e do tubo contornado distal modificam-se e juntam-se, de forma a serem capazes de sentir variações no conteúdo em teor da urina. Relação entre a estrutura tubular renal e sua função: Parte do túbulo Tipo de epitélio Características especiais Significância funcional Túbulo contornado proximal Simples cúbico Microvilosidades, interdigitações extensivas Difusão facilitada de glucose e aminoácidos, bombas de basolaterais e abundância em mitocôndrias sódio e energia para o transporte activo Vasos rectos do túbulo proximal Simples cúbico Microvilosidades, sem interdigitações basolaterais Secreção de ácidos orgânicos Parte descendente / ascendente Sem interdigitações basolaterais ou microvilosidades, Simples pavimentoso da ansa escassez em mitocôndrias Sem transporte activo, baixas necessidades de energia Espessura da ansa ascendente Simples cúbico Ausência de microvilosidades e presença de interdigitações extensivas basolaterais Sem difusão facilitada, transporte activo de sódio Túbulo contornado distal Simples cúbico Interdigitações extensivas basolaterais e abundância Transporte activo de sódio, energia para o transporte em mitocôndrias activo Túbulo colector Simples cúbico Reabsorção de sódio, reabsorção de água dependente da Células principais, células intercaladas, células do ADH, secreção de potássio, equilíbrio ácido-base, túbulo contornado distal e células do túbulo colector reabsorção de potássio, transporte activo de sódio Ducto colector cortical Simples cilíndrico Células principais e células intercaladas Reabsorção de sódio e potássio e de água (dependente da ADH), secreção de potássio, equilíbrio ácido-base, Ducto colector medular Simples cilíndrico Essencialmente células principais Reabsorção de água, dependente da ADH 42

44 Aorta abdominal Circulação Sanguínea Renal Existem nefrónios corticais (periféricos com ansa de Henle curta) e nefrónios justamedulares (ansa de Henle longa). A arteríola eferente é mais estreita que a arteríola aferente, de modo a ser exercida uma pressão e que, deste modo, o sangue seja forçado a sair dos capilares para o glomérulo. A irrigação renal é muito abundante e a maior parte do sangue vai para o córtex, logo o fluxo cortical é mais rápido que o fluxo medular (lento). Circulação renal: Artéria renal Rim Arteríola aferente Capilares glomerulares Arteríola eferente Pressão, nos capilares, vai diminuindo, existindo uma tendência para as substâncias deixarem de sair. Existem pressões típicas para que ocorra absorção, secreção e reabsorção. Existem 2 redes de capilares operando: Capilares glomerulares ocorre a filtração contínua de líquido, para a cápsula de Bowman. O sangue não é filtrado todo de uma vez só, sendo necessário a realização de alguns circuitos sanguíneos para que tal seja possível; Capilares peritubulares ocorre a (rea)bsorção contínua de líquido para o seu interior, devido à pressão osmótica elevado do plasma, e ocorre, também, secreção (movimento oposto ao anterior). Secreção absorção do líquido que não passa pela membrana dos nefrónios. Existem células que absorvem directamente essas substâncias e as lançam no tubo colector, onde se forma a urina. Assim, é um processo com gasto de energia e que ocorre quando o fluído é muito tóxico e as substâncias necessitam de ser retiradas o mais rapidamente possível, com uma velocidade superior à de absorção. Reabsorção processo com gastos de energia que contraria o movimento de substâncias já absorvidas. Ou seja, voltam a absorvidas para o interior do organismo. A pressão do sangue no glomérulo renal é, então, alta devido à pouca resistência de entrada do sangue (arteríola aferente) e a grande resistência de saída. É a regulação da pressão glomerular que influencia a velocidade de filtração. A pressão glomerular é, então, influenciada pela modulação do diâmetro, da arteríola eferente. Arteríola aferente pequena e larga pouca resistência à entrada do sangue; Fluxo controlado por uma vasoconstrição na arteríola eferente Arteríola eferente com o vaso recto muita resistência na via de saída. Capilares peritubulares e vasos rectos nos nefrónios justamedulares 100 mmhg 60 mmhg (aferente) 18 mmhg (eferente) 13 mmhg 10 mmhg 8 mmhg 6 mmhg 10 mmhg Processos Renais Básicos A formação de urina em nefrónios de mamíferos envolve 3 processos principais: Filtração passo inicial. Ocorre na cápsula de Bowman, quando os capilares do glomérulo deixam passar para a cápsula diversas substâncias. Estas constituem o filtrado glomerular, cuja composição é idêntica à do plasma sanguíneo. São filtradas todas as substâncias, excepto as proteínas; Reabsorção ocorre ao longo do túbulo renal. Faz-se por transporte activo do filtrado para os capilares envolventes. É apenas reabsorvida a água e a glicose; Secreção ocorre ao longo do túbulo renal. Processo que acontece ao mesmo tempo que a reabsorção, mas em sentido oposto. Células das paredes dos tubos transportam, selectivamente e de forma activa, substâncias dos capilares peritubulares para o filtrado. É secretado ureia e ácido úrico. 43

45 O produto final destes processos é uma urina hipertónica, cuja composição difere da sanguínea. Gestão da quantidade de reabsorção, das diversas substâncias: Filtração de uma substância pressão de entrada do sangue é igual à pressão de saída e à pressão do tubo urinário; Filtração e reabsorção pressão de entrada do sangue é igual à pressão de saída do sangue, mas a pressão dentro do tubo urinário é inferior por ocorrer reabsorção de substâncias; Filtração e secreção pressão de entrada no sangue é superior à pressão de saída do sangue, por existir secreção para dentro do tubo e, por isso, a pressão no tubo é superior à de entrada. A composição do filtrado glomerular é, inicialmente, parecida com a composição do plasma (praticamente sem proteínas), mas vai ser alterada quando o filtrado passa pelos túbulos renais. Cada substância filtrada vai sofrer uma acção combinada e específica de filtração, reabsorção e secreção, nos túbulos renais. A quantidade excretada na urina será: Filtrada + Secretada Reabsorvida. Para muitas substâncias, as taxas destas acções estão sob controlo fisiológico: Substância Quantidade filtrada / dia Quantidade excretada / dia Percentagem reabsorvida Água (L) 180 1,8 99 Sódio (g) 630 3,2 99,5 Glicose (g) Ureia (g) Substâncias activamente reabsorvidas (relacionadas com o gradiente de sódio): açúcares (glucose e galactose); aminoácidos neutros (alanina, glutamina), aminoácidos ácidos (glutamato, aspartato) e aminoácidos básicos (arginina, ornitina); iões inorgânicos fosfato e sulfato; metabolitos lactato, succinato, citrato. Substâncias activamente excretadas: ião hidrogénio (também com absorção de sódio); hidroxibenzoatos; hipuratos; neurotransmissores; pigmentos biliares (responsável pela cor amarela da urina); ácido úrico; drogas e toxinas (antibióticos, atropina, morfina, sacarina, herbicidas). Processos Renais Básicos Filtração Glomerular Fenómeno passivo energia fornecida pela bomba cardíaca, ou seja, o glomérulo está sempre a filtrar o sangue, sem gastos de energia. Alguma selectividade não passam células e macromoléculas, devido ao efeito de poros e cargas negativas. Elevada capacidade de filtração porque possui capilares numerosos (superfície de filtração nos rins), arteríola eferente mais estreita que a aferente (pressão sanguínea muito elevada no glomérulo), e membrana de filtração muito fina / membrana de ultrafiltração: endotélio capilar (células com poros), membrana basal capilar (proteoglicanos) e epitélio interno da cápsula de Bowman (podócitos, formando fendas de filtração). Dinâmica da filtração glomerular a pressão hidrostática é superior a todas as outras forças, pois as restantes não são significativas para parar a filtração, num indivíduo normal. No entanto, se essa pressão hidrostática baixar, a pressão será próxima de zero, parando a filtração pois a pressão não é suficiente para que o sangue saia dos capilares. PF (pressão líquida de filtração no glomérulo), PG (pressão hidrostática nos capilares glomerulares, 55 a 60 mmhg), Ppp (pressão coloidosmótica das proteínas plasmáticas, 30 mmhg), PhcB (pressão hidrostática na cápsula de Bowman, 15 mmhg) e Ppf (pressão coloidosmótica das proteínas do filtrado glomerular, 0 mmhg). 44

46 Se a pressão arterial for igual ou inferior a 50 mmhg, a filtração renal cessa totalmente. O valor da pressão líquida de filtração, no glomérulo, varia com a espécie e a técnica usada para a excreção. Taxa de filtração glomerular (GFR) volume total de filtrado glomerular, formado por todos os nefrónios dos 2 rins por minuto (125 ml/min ou 180 L/dia). Mais de 99% deste filtrado é depois reabsorvido, nos tubos renais, mas o restante passa para a urina. Processos Renais Básicos Filtração Glomerular (Taxa de Filtração Glomerular) Variações no fluxo sanguíneo renal se o fluxo aumenta, também, o fluxo do plasma para o glomérulo, a pressão intraglomerular e, consequentemente, a filtração, aumentam. Variações na pressão hidrostática dos capilares glomerulares: Variações na pressão sanguínea sistémica se for inferior a 90 mmhg, a taxa de filtração glomerular diminui; Constrição das arteríolas aferentes diminuição da pressão intraglomerular, diminui a filtração. A dilatação tem o efeito oposto; Constrição das arteríolas eferentes aumento da pressão intraglomerular que leva, geralmente, ao aumento da filtração. Variações na pressão hidrostática na cápsula de Bowman obstrução do uréter, edema. Variações na concentração das proteínas plasmáticas desidratação, Aumento da permeabilidade do filtro glomerular doenças como nefrite, sinusite Diminuição da área total do leito capilar glomerular destruição glomerular, Estimulação simpática renal constrição da arteríola aferente e aumento da filtração. Pressão arterial o seu aumento não tem grande efeito no aumento da taxa de filtração glomerular, porque o rim efectua a auto-regulação no nefrónio (constrição da arteríola aferente). Processos Renais Básicos Reabsorção e Secreção Mecanismos gerais de transporte de substâncias através da membrana tubular são, basicamente, os mesmos que regem o transporte através de outras membranas corporais. Transporte passivo movimento de solutos, de acordo com gradientes químicos (ureia, ) e gradientes eléctricos (cloro, ). Transporte activo movimento de solutos, com elevado consumo de oxigénio (glicose é reabsorvido e o ião hidrogénio é secretado). Água transporte de acordo com gradientes osmóticos (difusão osmótica por reabsorção passiva). A permeabilidade da membrana tubular final e do tubo colector pode ser dependente da Hormona anti-diurética (ADH) ou vasopressina. A reabsorção intensa de água leva ao aumento da concentração intratubular de qualquer substância dissolvida, no filtrado glomerular, que não seja reabsorvida. A reabsorção faz também com que diminua a concentração intratubular, dos constituintes reabsorvidos (glicose, aminoácidos, ). Ocorre, deste modo, a separação entre substâncias a conservar e substâncias a eliminar, através da urina. Mecanismos celulares de reabsorção de sódio e água, no túbulo proximal transporte activo de sódio, das células renais epiteliais para o fluído intersticial, que ocorre na superfície basolateral das células epiteliais, reduzindo a concentração intracelular de sódio. O sódio entra nas células epiteliais do túbulo renal através de difusão facilitada, devido ao gradiente electroquímico, servindo de condutor para vários outros solutos através do co-transporte do gradiente de sódio. Electroneutralidade é mantida pela excreção do ião hidrogénio e pela difusão facilitada do ião cloro. O resultado é a reabsorção do sal, criando um gradiente osmótico, para o fluxo da água. Solutos pequenos e não-polares (ureia) são reabsorvidos pacificamente, à medida que a sua concentração no fluído tubular aumenta, sobre as concentrações do plasma. 45

47 Locais de movimentação de água e solutos, no túbulo urinífero: Variação da capacidade de reabsorção, nos diferentes segmentos tubulares: Permeabilidade Osmolaridade Segmento Transporte activo de sais H 2O NaCl Ureia Início Fim Túbulo proximal Isso Isso Ansa Limbo descendente Isso Hiper de Limbo fino ascendente Hiper Hiper Henle Limbo grosso ascendente Hiper Hipo Túbulo contornado Hipo Hipo Túbulo distal + / (presença de Hipo / isso Túbulo colector 0 / (presença de ADH) 0 0 Hipo Aldosterona) (presença de ADH) Ducto colector + 0 / (presença de ADH) Hipo / isso (presenla de ADH) Hipo / hiper Mecanismos Especiais para Regular a Composição da Urina Mecanismos para excretar o excesso de água excreção da urina diluída. O filtrado glomerular necessita de ser diluído, na sua passagem pelos túbulos renais. Isto ocorre, mediante uma maior reabsorção de solutos, relativamente à reabsorção de água. Então, a urina formada fica hiposmótica, relativamente ao plasma. Locais de reabsorção de solutos: segmentos distais do sistema tubular, principalmente o segmento grosso da ansa de Henle e túbulos contornados distal e colector (isto sem ADH). A quantidade de água reabsorvida e a concentração final da urina dependem da permeabilidade das paredes do tubo contornado distal e do tubo colector. Esta permeabilidade é controlada pela hormona antidiurética (ADH), que é produzida pelo hipotálamo e libertada pela hipófise. 46

48 Sem ADH porções terminais do nefrónio e tubo colector são impermeáveis à água, que permanece no seu interior, diluindo a urina final e aumentando o seu volume. No ramo ascendente da ansa de Henle, o líquido tubular está diluído. Nos túbulos distais e colectores, o líquido tubular é adicionalmente diluído pela reabsorção do cloreto de sódio e de água, quando os níveis de ADH são muito baixos. A falta da reabsorção de água e a reabsorção contínua de solutos, perfaz um grande volume de urina diluída. Mecanismos para excretar solutos em excesso excreção de urina concentrada (mecanismo de contracorrente). Processo complexo que depende da disposição anatómica especial das Ansas de Henle e dos vasos rectos (fluxos em contracorrente). É necessário desenvolver hiperosmolaridade no líquido intersticial medular renal. Esta hiperosmolaridade consegue-se em 4 etapas: 1. Transporte activo de iões para o interstício, pela porção grossa da Ansa de Henle (sistema multiplicador de contracorrente iniciado); 2. Transporte de iões, activamente, do ducto colector para o interstício; 3. Difusão passiva de grandes quantidades de ureia, do ducto colector para o interstício (se houver elevada concentração de ADH); 4. Transporte adicional (passivo) de sódio e cloro para o interstício, a partir do segmento fino da ansa de Henle. Os vasos rectos são fundamentais porque permitem conservar esta hiperosmolaridade medular. O fluxo sanguíneo muito lento, na zona medular, também contribui para manter esta hiperosmolaridade. A ADH também é importante pois permite perder o excesso de solutos na urina, conservando o máximo possível de água por reabsorção (por osmose, devido à hiperosmolaridade do interstício), na porção tubular final. A urina produzida é, então, hiperosmótica, relativamente ao plasma. Com ADH ocorre reabsorção de água, concentrando a urina final e diminuindo o seu volume. O líquido que deixa a ansa de Henle é diluída tornando-se, porém, concentrada quando a água é absorvida dos túbulos distais e colectores. Com níveis altos de ADH, a osmolaridade da urina é quase a mesma que a do líquido intersticial da medula renal. Percentagens volume de fluido existente nos diferentes níveis Setas fenómenos de transporte passivo ou de difusão Círculo branco fenómenos de transporte activo 47

49 O movimento de iões, água e outras substâncias, para dentro e fora, do filtrado ao longo do túbulo renal determina a composição da urina. Os fluxos de NaCl, água e ureia possuem diferentes porções, nos túbulos renais dos mamíferos. A permeabilidade do ducto colector é regulada pela hormona antidiurética (ADH). Histofisiologia Animal ( ) O gradiente osmótico do interstício renal depende das diferenças de permeabilidade e do transporte activo de sais, ao longo dos diferentes segmentos dos nefrónios justaglomerulares, bem como da anatomia dos nefrónios e das suas necessidades circulatórias (vaso recto). O transporte activo de NaCl, na ansa e túbulo distal, é o principal responsável da osmolaridade intersticial do córtex e da medula. Quando aumenta a produção de ADH, aumenta a permeabilidade do tubo colector, permitindo que a água abandone esta zona e seja reabsorvida pelos capilares sanguíneos. A perda de água vai tornar a urina mais concentrada. Quando diminui a produção de ADH, diminui a permeabilidade dos tubos colectores, o que conduz à libertação de urina mais diluída e, consequentemente, a maior perda de água. O túbulo renal é um sistema multiplicador de contracorrente e os vasos rectos são um sistema permutador de contracorrente. Nefrónio e Osmorregulação Osmorregulação processo que permite a manutenção do equilíbrio de água e sais, no organismo. É uma forma de manutenção dos níveis de água e dos níveis de sais, para isso, é necessário existir uma excreção especializada. Em peixes de água salgada e doce, a capacidade de produção de urina diluída (hipotónica) deve-se ao facto de possuir um glomérulo e túbulo distal bem desenvolvidos, não existindo Ansa de henle. Peixes osmorreguladores apresentam uma concentração do seu meio interno muito diferente da concentração salina do meio envolvente. Os animais controlam activamente a quantidade de água que entra e sai do corpo, devido a fenómenos de osmose. Meio hiperosmótico (água doce) a água entra para o seu meio interno por osmose e os sais são perdidos por difusão. Para manter a homeostasia, estes peixes produzem urina muito diluída e possuem células branquiais, que transportam activamente sais da água para o seu sangue. Estes peixes absorvem sais que se encontram nos alimentos ingeridos. Meio hiposmótico (água salgada) apresentam um meio interno hipotónico, relativamente à água do mar. Assim tendem a perder muita água para o meio, devido aos fenómenos osmóticos. Para compensar estas perdas, ingerem água salgada e eliminam o excesso de sal através de fenómenos de transporte activo, que ocorre ao nível das brânquias. 48

50 Aves marinhas e alguns répteis ingerem água salgada, juntamente com o alimento. Como os seus rins não são suficientes para manter o equilíbrio interno, estes animais excretam activamente o excesso de sal, através de glândulas nasais. Em mamíferos existe a capacidade de produção de urina concentrada (hipertónica) devido à presença de ansas de Henle, organizadas de modo a permitir o mecanismo de contracorrente. Quanto maior a ansa de Henle e o número de nefrónios justamedulares, maior é a capacidade de concentração da urina. Papel dos Rins na Manutenção da Pressão Osmótica / Osmolaridade A osmolaridade dos líquidos corporais depende do seu conteúdo em água. Se exceder 300 mosm/l reabsorve-se a água e excreta-se o excesso de solutos (urina concentrada), logo a osmolaridade diminui; Se inferior a 300 mosm/l excreção de água (diurese) com formação de urina diluída (perda de água), o que faz subir a osmolaridade para valores normais. Este controlo da osmolaridade é mediado pelo efeito do plasma, nos receptores hipotalâmicos, que determinam, posteriormente, a secreção de ADH, a partir da hipófise anterior (secreção estimulada pela subida da osmolaridade do fluido extracelular e inibida pelo seu decréscimo). É um processo rápido, no qual pequenas variações são suficientes para desencadear um efeito. Logo, através da sua acção na capacidade de reabsorção de água pelo rim, a ADH influencia o volume de urina formado, ou seja: Aumento de osmolaridade aumenta a secreção de ADH e, consequentemente, a excreção de solutos e conservação de água pelo rim aumenta; Diminuição de osmolaridade leva a uma inibição da secreção de ADH e, consequentemente, à forma de uma urina diluída (grande eliminação de água). ADH + Aumento da permeabilidade à água Terminais neurosecretores na hipófise Ducto Colector (absorção de água) Impulsos Células neurosecretoras do hipotálamo Baixa pressão sanguínea + Elevada osmolaridade do plasma + Papel dos rins na manutenção da pressão osmótica dos fluidos corporais osmolaridade do sangue, sob regulação de feedback, pela acção da ADH no ducto colector. ADH aumenta a permeabilidade da água na região do ducto. O aumento da reabsorção de água leva a uma diminuição da pressão sanguínea e ao aumento da osmolaridade plasmática, condições que estimulam a secreção de ADH. Papel dos Rins na Manutenção do Volume dos Fluidos Corporais A regulação do volume do meio interno é, também, regulada pelos rins, através da sua capacidade de regular a excreção de sais, especialmente sódio (a água também é importante, mas segue sempre o movimento do sódio, desde que não haja impedimento para a sua difusão), ou seja, o aumento do volume extracelular leva a um aumento do sódio e água pelos rins, já a diminuição do volume extracelular leva à retenção de sódio e água pelos rins. A reabsorção de sódio é favorecida pela hormona Aldosterona, no entanto é um processo lento e controlado pelo sistema RAA (Renina-Angiotensina-Aldosterona). 49

51 Sistema RAA e regulação do volume dos fluidos corporais (via controlo da reabsorção de sódio nos rins) O angiotensinogéneo, localizado no rim, segrega a hormona renina que é enviada para os pulmões. Nos pulmões, a angiotensina I vai segregar a hormona ACE que é libertada pela angiotensina II. Após a sua libertação, a hormona ACE pode actuar: Na glândula adrenal, estimulando a produção da hormona aldosterona, que aumenta a absorção de água a nível capilar, aumentando a pressão sanguínea. Na estimulação da retenção de água, no rim; Na estimulação da vasoconstrição, aumentando a pressão sanguínea. Papel do aparelho justaglomerular células da mácula densa, sensíveis à concentração do sódio (fluído tubular distal): Quando a concentração é baixa, estimulam as células justaglomerulares da arteríola aferente, a segregar Renina para o sangue; Esta enzima catalisa a produção de Angiotensina, no plasma (a partir de Angiotensinogénio); A Angiotensina estimula a libertação de Aldosterona, pelas supra-renais; A aldosterona estimula a reabsorção de sódio, pelos rins. Aumento da perda de sódio e água Diminuição do volume plasmático Diminuição da pressão venosa Exemplificação da regulação do balanço electrólito (e hídrico) e acção do sistema RAA (Efeito directo) Diminuição da pressão arterial (Reflexo mediado por barorreceptores) Diminuição da pressão de filtração glomerular Aumento da actividade dos nervos simpáticos renais Diminuição da GFR, que causa uma diminuição do fluxo para a mácula deusa Aumento da constrição das arteríolas renais Aumento da secreção de renina (células justaglomerulares) Diminuição da concentração de sódio da mácula deusa Autorregulação Renal (1) Aumento do nível plasmático de renina Aumento do nível plasmático de angiotensina II Angiotensina plasmática (fígado) Aumento de sede Aumento da secreção de ADH Aumento da vasoconstrição Aumento da secreção de aldosterona (córtex supra-renal) Aumento do nível plasmático de aldosterona Aumento da reabsorção de sódio (ductos colectores corticais) Como a taxa de filtração glomerular diminui, também é menor o volume de urina formada, logo há diminuição da perda de água. Se houver ADH, há poupança de água que é reabsorvida com o sódio, pois a acção da ADH é mais rápida que a acção da aldosterona. Diminuição da excreção de sódio Aumento do sódio corporal 50

52 FUNÇÕES COORDENADAS DE UM ORGANISMO: CIRCULAÇÃO Organização Geral do Sistema Circulatório O sistema cardiovascular é constituído por um coração de onde saem vasos sanguíneos, que se distribuem pelo organismo inteiro. Aurículas Ventrículos Veias Artérias Vénulas Arteríolas Capilares O sistema sanguíneo é constituído por: Coração órgão que impulsiona o sangue ao longo de todo o organismo; Vasos sanguíneos: o Artérias levam o sangue do coração. O sangue sai sempre dos ventrículos, pelas artérias; o Veias recolhem o sangue para o coração; o Capilares rede sanguínea, ao nível dos tecidos. Sangue líquido que circula nos vasos sanguíneos. O sistema porta refere-se ao facto de as veias se encontrarem entre 2 redes capilares. Circulação Circulação pulmonar o sangue venoso sai do coração e vai aos capilares pulmonares, onde efectua as trocas gasosas e, logo, o sangue venoso passa a arterial. Ventrículo direito Artéria pulmonar Capilares pulmonares Veias pulmonares Aurícula Esquerda Circulação sistémica o sangue arterial sai do coração e vai aos vários capilares do organismo, onde deixa o oxigénio (e, também, os vários nutrientes e electrólitos) e capta dióxido de carbono, tornando o sangue, venoso. Ventrículo esquerdo Aorta Capilares dos órgãos e tecidos Veia cava inferior Veia cava superior Aurícula Direita A artéria pulmonar é apenas uma, mas que rapidamente se bifurca. As veias pulmonares são em número quatro (no Homem) ou inferior nos mamíferos. Artérias coronárias fornecem a irrigação do coração. O sangue sai da artéria aorta para as artérias coronárias que vão irrigar o coração. Após esta irrigação, esse sangue entra, de novo no coração, através da veia cava inferior. Da crossa da aorta saem as carótidas (para a cabeça) e as subclávias (que se dividem em vasos sanguíneos, que seguem para cada um dos membros superiores). Da aorta saem várias artérias que vão irrigar cada uma das regiões do organismo do ser vivo. Cada uma dessas artérias vai, então, tipicamente, irrigar apenas um leito capilar, ou seja, passa, apenas, num órgão, faz as respectivas trocas e retorna, de novo, para o coração. A este mecanismo de irrigação de um leito apenas, existem três excepções: Fígado para além do sangue que recebe, nas suas artérias, directamente do coração, também recebe sangue proveniente do intestino; Rim tem como primeiro leito capilar os glomérulos e como segundo leito capilar os restantes vasos sanguíneos que envolvem o sistema urinário; Hipotálamo. 51

53 Todo o sangue ejectado da parte direita do coração, passa no pulmão, e o sangue ejectado da sua parte esquerda, vai para as várias regiões do organismo. A circulação do sangue gera pressão (pressão sanguínea). À medida que o sangue flui de artérias grandes, como a aorta, para capilares e veias, a pressão inicial, formada pela força da contracção do coração, diminui bastante, devido à resistência friccional oferecida pelas paredes das veias e ao aumento da área de superfície total (os capilares possuem uma área superficial especializada). A diferença entre a pressão sistólica e a diastólica diminui à medida que o sangue se aproxima dos capilares e, normalmente, é mínima ao longo da cadeia venosa. A circulação do sangue em artérias provoca uma pressão alta devido à contracção do coração. À medida que o fluxo do sangue (relação volume/tempo) aumenta, o raio do vaso aumenta, também, mas a viscosidade do sangue diminui. À medida que a velocidade do sangue (proporcional ao volume) diminui, a secção dos vasos aumenta (artérias arteríolas capilares), o que faz com que, nos capilares, o sangue tenha uma velocidade reduzida para que exista tempo suficiente para as trocas gasosas. Sistema Linfático Capilares linfáticos (originam-se nos tecidos) Vasos linfáticos (passagem pelos nódulos) Ductos linfáticos: direito e toráxico (drenam para as veias) O sistema linfático pode ser considerado um sistema relacionado, ou não, com o sistema circulatório (depende dos autores). É, então, constituído por redes de capilares onde passam fluidos linfáticos, que realizam trocas de nutrientes e electrólitos. O sangue, ao circular nos capilares, liberta algum plasma e leucócitos que atravessam as suas paredes e ocupam o espaço entre as células (linfa intersticial), aumentando a eficácia das trocas de substâncias. À medida que a substância aumenta, vais ser recolhida por capilares linfáticos (linfa circulante). Este sistema recolhe tubo o que é libertado e/ou sai pelos capilares, quando vêm de qualquer órgão. Os seus capilares possuem válvulas que permitem ao fluído correr apenas numa direcção, pois ao passar cada uma das válvulas, elas fecham-se e nunca permitem o seu retorno. Assim, as veias e vasos linfáticos possuem pouca pressão devido à existência de válvulas que impedem o retorno do movimento do líquido. Os capilares linfáticos estão localizados junto aos capilares sanguíneos. A presença de válvulas, nos poros entre as suas células endoteliais, e de fibras de suporte, desde as paredes linfáticas até ao tecido que o rodeia prevenindo o colapso desses capilares linfáticos, são características especiais deste sistema. A sobreposição das células endoteliais, nos capilares linfáticos permite a entrada fácil de fluído intersticial, mas previne o seu movimento em retorno ao tecido. Assim, as válvulas nos vasos linfáticos, semelhantes às dos vasos sanguíneos, asseguram o fluxo num sentido. Funções do sistema linfático: retorno do excesso de fluído intersticial e de proteínas à circulação; transporte de substâncias; defesa. Bomba linfática alguns dos vasos linfáticos realizam uma ligeira contracção, para que todo o fluído possa ser impulsionado para a frente; Bomba muscular esquelética músculos existentes no organismo ajudam no impulso do fluído linfático; Bomba respiratória diafragma que, devido à respiração, faz com que haja uma diferença de potencial (de fora para dentro da caixa torácica), pois o aumento da caixa torácica faz com que aumente a pressão no interior do tórax, pois o diafragma está a empurrar verticalmente. Esta pressão origina, então, a diferença de potencial ao nível da pressão. 52

54 Coração Anatomia Parte esquerda do coração: Veias pulmonares Aurícula Esquerda Válvula bicúspida / mitral Ventrículo esquerdo Válvula aórtica Artéria aorta Parte direita do coração: Veias cavas Aurícula direita Válvula tricúspida Ventrículo direito Válvula pulmonar Artéria pulmonar O sangue venoso, proveniente dos órgãos, entra na aurícula direita, enquanto o sangue arterial, proveniente dos pulmões, entra na aurícula esquerda. Para isto acontecer, as aurículas têm de estar relaxadas (diástole auricular). A contracção das aurículas (sístole auricular) conduz o sangue a cada um dos respectivos ventrículos. A metade direita do coração é atravessada por sangue venoso, enquanto a esquerda é atravessada por sangue arterial. A contracção do ventrículo direito impulsiona o sangue para os pulmões, através da artéria pulmonar, onde é oxigenado, regressando ao coração pelas veias pulmonares. A contracção do ventrículo esquerdo conduz o sangue para os restantes órgãos, através da aorta, regressando ao coração através de vénulas, que se reúnem em veias, dando entrada na aurícula direita pelas veias cavas (superior e inferior). Estas contracções dos ventrículos (sístole ventricular) ocorrem ao mesmo tempo. Coração Histologia Endocárdio camada mais interna, em contacto com as cavidades do coração: Endotélio epitélio pavimentoso simples; Camada subendoteliais tecido conjuntivo, com fibras colagéneas; Camada subendocardíaca tecido conjuntivo frouxo, nervos, vasos, nódulos e ramos do aparelho condutor. Miocárdio músculo cardíaco e ramos do aparelho condutor. Epicárdio / Pericárdio visceral bolsa que protege o coração: Camada subepicárdica tecido conjuntivo frouxo, vasos, nervos e gânglios nervosos; Camada de tecido conjuntivo frouxo; Mesotélio epitélio pavimentoso simples. Cavidade pericardial está preenchida por líquido. Pericárdio camada parietal e camada fibrosa. Esqueleto fibroso septos e anéis de tecido conjuntivo denso, onde se inserem as válvulas e o músculo. Válvulas tecido conjuntivo denso, revestido por endotélio. As válvulas auricoventriculares estão unidas aos músculos papilares, pelas cordas tendinosas. As válvulas abrem e fecham pacificamente. Válvula aurico-ventricular (mitral) válvula bicúspida. As membranas cúspidas estão ligadas a músculos pilares do coração que, por sua vez, estão ligadas às paredes do ventrículo, logo quando este ventrículo contrai, estes músculos, também, contraem, impedindo a proeminência das válvulas, devido à pressão exercida pela contracção ventricular. Ou seja, não são estes músculos que fecham a válvula pois a mesma já se encontra fechada (devido à passagem do sangue), deve-se sim ao facto de impedir a protuberância devido à pressão que surge, mantendo a válvula fechada e impedindo a sua deformação. Válvula sigmóide / semilunar (pulmonar) válvula tricúspida. Válvulas mais simples pois a pressão que passa nelas é muito inferior à pressão de sangue que é exercida nas válvulas aurico-ventricular. 53

55 Sistema Gerador e Condutor do Estímulo No músculo cardíaco existem fibras especializadas que auto-gerem e produzem impulsos eléctricos (autoritmicidade). Assim, todo o mecanismo de funcionamento do coração deve-se à existência de fibras musculares cardíacas e especializadas. Em repouso, o potencial da membrana electronegativo é instável, o que vai auto-gerar impulsos eléctricos que fazem o coração funcionar. Feixe aurico-ventricular / Feixe de Hiss presente no septo ventricular, que se ramifica para cada um dos músculos ventriculares. Nódulo sino-auricular possui maior capacidade de gerar impulsos. Tem a função de Pacemaker, ou seja, é o que marca o ritmo do coração, determinando o número de batidas (numa situação normal). O impulso que vem do nódulo sino-auricular sofre um atraso, devido à presença de anéis fibrosos, o que permite que as aurículas contraiam primeiro enquanto o resto do sistema condutor permanece imóvel, logo a seguir ocorre o oposto, ou seja, o sistema condutor contrai (ventrículos), na totalidade, excepto as aurículas. A força de condução é diferente, nas aurículas e nos ventrículos. As aurículas apenas têm de impulsionar o sangue, que não passa por acção da gravidade, para o ventrículo, enquanto os ventrículos têm de conduzir o sangue para o resto do corpo (um dos ventrículos é mais fino que o outro, pois só tem de impulsionar o sangue para os pulmões). Ciclo Cardíaco Ciclo cardíaco tempo que vai desde o fim de uma contracção até ao fim da contracção seguinte. É assim constituída por uma sístole e uma diástole. Débito sistólico (70 ml) = volume diastólico final volume sistólico final Débito cardíaco (5 l/min) = débito sistólico Frequência cardíaca 54

56 1 Fase de enchimento passivo Abertura da válvula aurico-ventricular 2 Contracção da aurícula Volume diastólico final (140 ml) 3 Contracção isovolumétrica do ventrículo Fecho da válvula aurico-ventricular (primeiro som) Pressão arterial mínima (70 mmhg) Abertura da válvula aórtica 4 Fase de ejecção Pressão arterial máxima (120 mmhg) Volume sistólico final (70 ml) 5 Relaxamento isovolumétrico do ventrículo Fecho da válvula aórtica (segundo som) Fases do ciclo cardíaco: 1. Fase de enchimento passivo abertura da válvula aurico-ventricular; 2. Contracção da aurícula volume diastólico final (140 ml); 3. Contracção isovolumétrica do ventrículo fecho da válvula aurico-ventricular (primeiro som). Pressão arterial mínima (70 mmhg); 4. Fase de ejecção abertura da válvula aórtica. Pressão arterial máxima (120 mmhg). Volume sistólico final (70 ml); 5. Relaxamento isovolumétrico do ventrículo fecho da válvula aórtica (segundo som). O que se passa na parte direita do coração é semelhante ao que ocorre na sua parte esquerda, excepto em termos de pressões, pois a pressão é muito maior no lado esquerdo. Ou seja, passa-se o mesmo em ambas as partes do coração, mas em menor amplitude na parte direita (pois apenas envia sangue para os pulmões). Diástole ventricular permite que os ventrículos se encham de sangue. As válvulas aurico-ventricular estão fechadas, impedindo que haja refluxo de sangue e permitindo a circulação dos vasos coronários. Esta etapa serve para repor as reservas e metabolitos, do músculo cardíaco. Sístole ventricular o ventrículo, cheio de sangue, começa a contrair e a sua pressão aumenta, tornando-se muito superior à pressão da aurícula, logo o sangue tem a tendência de retornar à aurícula, por isso a válvula aurico-ventricular tem de fechar, provocando uma vibração (dá origem ao primeiro ruído cardíaco). A válvula aórtica permanece fechada, pois a pressão do ventrículo não é superior à da aorta, logo o sangue permanece dentro do ventrículo (contracção isovolumétrica do ventrículo). Quando a pressão do ventrículo aumenta para valores superiores aos da pressão da aorta, a válvula aórtica abre e o sangue é ejectado para fora do coração. Quando há expulsão do sangue para a aorta, há uma queda da pressão no ventrículo (relaxamento ventricular) e o fecho da válvula aórtica, para que o sangue não volte a entrar no ventrículo. Do seu fecho origina-se outra vibração (segundo ruído cardíaco). Sístole auricular há aumento da pressão auricular. Quando essa pressão fica, ligeiramente, superior à pressão ventricular, a válvula aurico-ventricular abre e, por acção da gravidade, o sangue vai passar, passivamente (80%), para o ventrículo. No fim, há uma pequena contracção da aurícula para que o sangue que resta (20%) possa passar, na sua totalidade, para o ventrículo. Volume diastólico final ocorre no final da contracção da aurícula e corresponde ao volume máximo de sangue que o ventrículo possui, antes de uma nova sístole ventricular. A pressão na aorta desce continuamente, uma vez que está sempre a passar sangue, da aorta para os restantes vasos do organismo. Pressão arterial máxima / sistólica ocorre quando há ejecção do sangue, do ventrículo para a aorta, e corresponde ao valor de pressão máximo, na aorta. Pressão arterial mínima corresponde ao valor de pressão mínima, na aorta, que ocorre no fim da contracção isovolumétrica do ventrículo, antes de abrir a válvula que o liga à aorta, pois esta está, praticamente, vazia. A pressão, em ambas as partes do coração, é idêntica, logo a pressão sanguínea da pequena e da grande circulação, são iguais. A única diferença é que o ventrículo esquerdo atinge pressões muito maiores, devido à grande circulação. 55

57 Controle da Função Cardíaca Movimentos respiratórios - aumentam Pressão intratoráxica - diminui Volume diastólico final - aumenta Débito Sistólico - aumenta Pressão auricular - aumenta Pressão intraventricular - aumenta Adrenalina plasmática - aumenta Actividade parassimpática - diminui Frequência cardíaca - aumenta Débito cardíaco - aumenta Actividade simpática - aumenta Autorregulação o coração tem a capacidade própria de regular e se adaptar às variações da quantidade de sangue que lhe chegam, não deixando a sua acumulação no coração (Lei de Frank-Starling) (a curva expressa a relação entre o fim do volume diastólico ventricular e o volume de fluxo). Regulação nervosa: Inervação Sistema parassimpático Nódulos SA e AV Diminuição da frequência Sistema simpático Nódulos SA e AV, Fibras de Purkinje e Músculo ventricular Aumento da frequência e da força de contracção Efeito Regulação hormonal adenalina plasmática (supra-renal), leva ao aumento da frequência e da força. Vasos Sanguíneos e Linfáticos Histologia Túnica íntima possui fibras nervosas sensoriais Endotélio epitélio pavimentoso simples; Camada subendotelial tecido conjuntivo frouxo; Membrana elástica interna (limita) apenas nas artérias. Túnica média possui fibras nervosas vasomotoras, e, por vezes, vaso vasorum. Fibras musculares lisas (circularmente) e fibras elásticas e colagéneas; Membrana elástica externa (artérias), que limita. Túnica adventícia tecido conjuntivo fibroelástico. Possui vaso vasorum. Artérias de grande calibre (elásticas): Túnica íntima membrana limitante interna, confunde-se com a túnica média; Túnica média com predominância de membrana elástica, disposta concentricamente, e membrana limitante externa, que não se distingue; Túnica adventícia pouco desenvolvida. Artérias de médio calibre (musculares): Túnica média com predominância de fibras musculares; Túnica adventícia pouco desenvolvida. Arteríolas: Túnica íntima ausência de camada subendotelial e, por vezes, de membrana limitante interna; Túnica média camada de fibras musculares; Túnica adventícia muito pouco desenvolvida. 56

58 Veias de grande calibre: Túnica média reduzida; Túnica adventícia muito desenvolvida com feixes musculares lisos, dispostos longitudinalmente. Veias de médio calibre: Túnica média com feixes de músculo liso, fibras colagéneas e elásticas; Túnica adventícia bem desenvolvida; Válvulas dobras de camada íntima (tecido conjuntivo elástico, revestidas por endotélio). Vénulas: Túnica íntima só endotélio; Túnica média ausente ou muito reduzida; Túnica adventícia tecido conjuntivo rico em colagéneo. Capilares constituídos por uma camada de células endoteliais e lâmina basal. Tipos: Contínuo; Fenestrado com poros na parede das células endoteliais. Aparece nas células do rim e intestino; Sinusóide com poros na parede e espaços entre as células endoteliais. Lâmina basal descontínua e presença de macrófagos. Aparece nas células do fígado, baço e medula óssea. Sistema linfático: Capilares células endoteliais presas ao tecido conjuntivo, por microfibrilas; Vasos linfáticos estrutura idêntica à das veias, com válvulas, mas mais finos e sem separação nítida entre as 3 túnicas; Ductos linfáticos com maior concentração de fibras musculares lisas na túnica média, com vaso vasorum e rede nervosa. Pressão, Fluxo e Resistência Fluxo volume de sangue que passa num vaso, por unidade de tempo. Fluxo global da circulação sistémica fluxo global da circulação pulmonar, ou seja, corresponde ao débito cardíaco. Resistência relativa (%) aorta (4), artérias (5), arteríolas (40), capilares (25), vénulas (5), veias cavas (2). O volume sanguíneo diminui desde a aorta até aos capilares. Artérias vasos elásticos de baixa resistência, que funcionam como reservatórios de pressão (pressão sistólica = 125 mmhg ; pressão diastólica = 75 mmhg ; pressão arterial média = 92 mmhg). As artérias têm menor diâmetro, pouca resistência ao sangue e paredes espessas que exercem uma grande pressão, para aguentar o sangue que vem dos ventrículos. São muito elásticas, por terem muito tecido elástico na camada média. Durante a sístole, existe menos sangue a deixar as artérias do que aquele que nelas entra, logo as paredes são distendidas. Este fenómeno não ocorre apenas na aorta, mas em todas as artérias grandes. Quando o sangue entra, a pressão nas artérias aumenta. Enquanto o sangue estiver a entrar, a pressão (elevada) mantém-se nas artérias, e estas distendem. 57

59 Durante a diástole as paredes recolhem-se passivamente, orientando o sangue para fora das artérias. O sangue deixa de entrar, o que diminui a pressão, logo as paredes retraem. Desta forma, a pressão diastólica mantém-se e as válvulas semilunares fecham. Pressão média situação fictícia, em que o fluxo é contínuo ao longo de todo o ciclo cardíaco (1/3 pressão sistólica + pressão diastólica), sendo essa pressão semelhante em todas as artérias. Arteríolas vasos de resistência, que podem alterar o seu diâmetro, controlando assim o fluxo aos órgãos., (a resistência depende do diâmetro). Possuem, então, um diâmetro mais pequeno, pouco tecido elástico (tecido muscular na túnica média), sendo vasos de resistência. Pressupondo a hipótese de um tanque cheio de líquido (água ou qualquer outro), a pressão do tanque corresponde à soma da pressão de todos os tubos. O diâmetro dos tubos é que varia e, logo varia a quantidade de líquido que sai através deles. Os tubos equivalem às arteríolas e o reservatório às artérias. Conclui-se que, à medida que o diâmetro diminui, passa menos líquido pelos mesmos tubos. Capilares vasos onde o fluxo é constante, o volume é baixo (permite a eficiente troca de substâncias) e a velocidade é baixa (troca de substâncias entre o sangue e os tecidos). Constituí, assim, uma rede extensa, que faz trocas por difusão simples, a favor do gradiente. Veias vasos condutores de baixa resistência, que funcionam como reservatórios de sangue, ou seja, são vasos que funcionam em baixa pressão, mas para grandes volumes de sangue. De todos os compartimentos, são aquele que é capaz de acolher uma maior percentagem de volume sanguíneo. Pressão, Fluxo e Resistência Regulação das Arteríolas Auto-regulação regulação local do fluxo. Ajuste automático do fluxo, conforme as necessidades do tecido de auto-controlo (local) em maior, ou menor, grau de resistência das arteríolas. Aumento de potássio (apenas em tecidos musculares ou nervosos excitados) e dióxido de carbono e a diminuição de oxigénio (se houver aumento do metabolismo) e do ph, levando à vasodilatação (aumento do fluxo e diminuição da resistência). Conforme o metabolismo do tecido, as arteríolas vão sofrer ajustes, no seu diâmetro. Regulação nervosa regulação da pressão arterial. Regula o fluxo em grandes segmentos e não localmente (a nível geral), assegurando o fornecimento de sangue, a órgãos vitais (através da regulação da pressão arterial). Faz com que determinadas zonas fiquem, temporariamente, com menos fluxo, para que o sangue, siga em maior quantidade, por outros locais (desvio do fluxo). Há estimulação das arteríolas pela cadeia simpática, cujo aumento leva à vasoconstrição (e a diminuição leva à vasodilatação), com excepção das arteríolas do músculo esquelético, pois são inervadas por fibras simpáticas vasodilatadoras. Da diminuição do fluxo, nessas zonas, é disponibilizado mais fluxo para outras zonas (exemplo: diminuição do fluxo nas células da pele, fígado, para aumentar o fluxo nas células do músculo esquelético). Regulação hormonal regulação da pressão arterial. Adrenalina (idêntico a uma descarga/estimulação simpática), angiotensina (importante na regulação da pressão arterial, produzido pela proteína plasmática ADH) e hormona anti-diurética (ou vasopressina secretada pela hipófise posterior), levam à vasoconstrição. Pressão, Fluxo e Resistência - Capilares Ocorre um aumento de difusão de substâncias, em resposta ao aumento do metabolismo. Ou seja, quando ocorre um aumento do metabolismo tem de existir um aumento de difusão de substâncias, logo a entrada de oxigénio e nutrientes e a saída dos produtos de excreção (rapidamente). 58

60 Constrição arteriolar - diminui Fluxo sanguíneo capilar - aumenta Ritmo metabólito tecidual - aumenta Produção de metabolitos e consumo de oxigénio - aumenta Concentrações teciduais de metabolitos - aumenta. concentração tecidual de oxigénio e nutrientes - diminui Difusão de oxigénio e nutrientes dos capilares para os tecidos e a Difusão de dióxido de carbono e outros produtos finais dos tecidos para os capilares - aumenta Relaxamento dos esfíncteres précapilares Número de capilares abertos - aumenta Fluxo do líquido, no capilar maiores necessidades locais de oxigénio fazem com que o sangue passe pelas arteríolas, logo este fluxo depende das necessidades celulares: Área de superfície capilar - aumenta Distância de difusão - diminui (mmhg) Ext. Arterial Ext. Venosa Pressão hidrostática Pressão coloidal Pressão hidrostática Pressão coloidal Pressão hidrostática Pressão coloidal Capilar Líquido intersticial fora 24 dentro 36 fora 24 dentro 16 fora 24 dentro 0 Pressão filtração = 12 Pressão absorção = 8 Retorno Venoso Estimulação simpática quando a estimulação simpática aumenta, ocorre a vasoconstrição e, consequentemente, a pressão venosa aumenta, aumentando também o retorno venoso. Bomba muscular esquelética quando ocorre a contracção muscular, dá-se a compressão das veias e, logo, a pressão venosa aumenta, aumentando, consequentemente, o retorno venoso. Bomba respiratória movimentos inspiratórios levam à compressão das veias abdominais, o que aumenta a pressão venosa e, consequentemente, diminui a pressão intratorácica. Esta diminuição faz com que a pressão nas veias intra-torácicas e a pressão auricular diminuam, aumentando a variação da pressão e, naturalmente, o retorno venoso. Volume sanguíneo aumento do volume sanguíneo faz com que a pressão venosa aumente e, consequentemente, o retorno venoso (por redistribuição do líquido extracelular, ocorrendo a variação na excreção e na ingestão de água e sal). Assim, o aumento do retorno venoso leva ao aumento do débito sistólico e, consequentemente, ao aumento do débito cardíaco. Controle do Fluxo e Pressão Arterial É essencial manter a pressão arterial para se manter o fluxo aos diferentes órgãos. Se o fluxo a um determinado órgão aumentar, o efluxo será maior que o afluxo, alterando a pressão e, no novo equilíbrio, todos os órgãos recebem menor fluxo sanguíneo. A solução para este fenómeno é a alteração da resistência dos vasos que vão para órgãos não vitais, ou seja, momentaneamente, a resistência dos vasos diminui em órgãos não vitais (passa menos fluxo), mas mantendo o fluxo em órgãos vitais (o mesmo fluxo passa) e aumentando no órgão onde é necessário (passa mais fluxo). Estes fenómenos levam ao aumento do débito cardíaco. 59

61 Controle da Pressão Arterial Mecanismos Nervosos Barorreceptores (carótidos e aórticos) os axónios aderentes dos barorreceptores carótidos (no nervo Hering), juntam-se ao nervo glossofaríngico. O arco barorreceptor aórtico aferente está localizado no tronco cerebral, por meio do ramo cardíaco do nervo vagus. Reflexo barorreceptor responde a uma diminuição na pressão arterial. Diminuindo a actividade simpática, e a actividade parassimpática, a velocidade do coração aumenta. A activação do simpático aumenta a contracção e constrição dos vasos sanguíneos. Os barorreceptores aórticos (na crossa aórtica), que vão para o vaso glossofaríngeo, e os barorreceptores carótideos (saem das carótidas) estão ligados ao centro cardiovascular. Quando há diminuição da pressão, os impulsos são menores, levando a descargas dos nervos simpáticos (que actuam, ao nível do coração), nas artérias. Pressão arterial média - diminui Barorreceptores (carotídeo, aórtico) - diminui Resposta isquémica do SNC - aumenta Arteríolas Resistência periférica total - aumenta Quimio-receptores (carotídeos, aórticos) - aumenta Centro cardiovascular (bolbo raquidiano) - aumenta Nervos simpáticos - aumenta Nervos parassimpáticos - diminui Veias Coração Frequência cardíaca - aumenta Débito sistólico - aumenta Débito cardíaco Pressão arterial média - aumenta Redistribuição do líquido extracelular (capilar) desvio do líquido intersticial, dos capilares. O aumento de absorção leva à entrada de fluído para os capilares, resultando, assim, na anulação da diminuição da pressão arterial: Pressão arterial média - diminui Pressão hidrostática capilar - diminui Vasoconstrição da arteríola Absorção no capilar Volume de sangue - aumenta Pressão arterial média - aumenta Sistema Renina Angiotensina Aldosterona: Fluxo renal - diminui Renina (rim) Angiotensina I (da proteína plasmática, angiotensinogéneo) Angiotensina II (através enzimas de conversão, no fígado e pulmões) Aldosterona (estimulação, pela angiotensina II, para a sua produção) 60

62 Vasoconstrição Estimulação da sede Retenção de água e sal Volume de sangue - aumenta Pressão arterial média - aumenta Hormona Antidiurética (ADH) / Vasopressina diminui a diurese (quantidade de urina produzida), retendo água e sais. É uma hormona produzida pelo hipotálamo e armazenada na neurohipófise: Pressão na aurícula direita - diminui Hipotálamo (através dos barorreceptores) ADH - aumenta Vasoconstrição Estimulação da sede Retenção de água e sal Volume de sangue - aumenta Pressão arterial média - aumenta Rim controlo do volume do líquido corporal, pelo rim. O aumento da pressão arterial média leva ao aumento do volume de sangue e, consequentemente, à vasoconstrição, à estimulação da sede e à retenção de água e sal. Este é o único mecanismo que pode actuar continuamente, se a variação da pressão perdurar. Comparação dos diferentes mecanismos de controlo, da pressão arterial: Efeitos cardiovasculares, da hemorragia: Após a hemorragia Antes da hemorragia Imediatamente 5 minutos depois Volume diastólico final (ml) Pressão arterial (mmhg) 125 / / / 75 Débito sistólico (ml) Frequência cardíaca (bat/min) Débito cardíaco (ml/min) Fluxo renal (ml/min) Fluxo cerebral (ml/min) Alterações cardiovasculares, durante o exercício físico: Repouso Exercício Pressão arterial (mmhg) 120 / / 60 Débito sistólico (ml) Frequência cardíaca (bat/min) Débito cardíaco (ml/min) Fluxo muscular (ml/min) 1 10 Fluxo abdominal (ml/min) Fluxo cutâneo (ml/min)

63 Anatomia FUNÇÕES COORDENADAS DE UM ORGANISMO: RESPIRAÇÃO O aparelho respiratório é, essencialmente, constituído pelos pulmões e tubos que se ligam ao exterior. Os pulmões estão completamente encerrados na caixa torácica (que está totalmente fechada pelo esterno, costelas, músculo intercostais e diafragma). É importante referir que, dentro da caixa torácica não existem apenas os pulmões, mas também o coração (por exemplo). A única ligação dessa caixa com o exterior é pelos tubos. O sistema respiratório é, então, constituído por tubos, nomeadamente, fossas nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios I, II, III. Os pulmões estão completamente rodeados por um saco / bolsa (a pleura), que é fechada e constituída por dois folhetos, entre os quais existe o líquido intra-pleural. Este líquido possui uma pressão negativa, que é essencial na respiração. Enquanto o pulmão direito possui 3 lóbulos, o esquerdo só possui 2. Isto faz com que no pulmão direito, os brônquios primários se dividam em 3 brônquios secundários, e no pulmão esquerdo, se dividam em 2 brônquios secundários. Os brônquios secundários dividem-se em brônquios terciários que, por sua vez, se dividem em bronquíolos, cada vez mais pequenos. Quando se atingem os bronquíolos terminais, nas suas paredes começam a aparecer alvéolos (sacos muito finos que permitem a troca de gases) isolados. Os bronquíolos respiratórios possuem poucos alvéolos, mas mais constantes. São os ductos alveolares que se dividem nos sacos alveolares, os quais possuem alvéolos, numa forma semelhante a um cacho. Neles, o ar circula em 2 sentidos opostos. O sistema respiratório possui uma porção: Condutora (tubos de condução) fossas nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios primários, secundários e terciários, bronquíolos e bronquíolos terminais; de transição bronquíolos respiratórios; Respiratória (local onde ocorre a troca de gases) ductos alveolares, sacos alveolares e alvéolos. Histologia O aparelho respiratório possui um epitélio muito característico, mas que só aparece na porção condutora, assim, designa-se por epitélio respiratório, mesmo não aparecendo na sua porção respiratória. 62

64 Camada Mucosa: Epitélio respiratório (não é o epitélio dos alvéolos mas é muito característico deste sistema) epitélio pseudoestratificado cilíndrico, ciliado (cílios importantes pois fazem um movimento ascendente, para afastar o muco, formado nas camadas superiores do aparelho, para que este nunca chegue aos alvéolos), com células caliciformes (glândulas unicelulares); Lâmina própria tecido conjuntivo com vasos sanguíneos e tecidos linfóides. Os vasos sanguíneos desta camada são muito importantes, pois aquecem o ar que entra do exterior, para o sistema respiratório. Camada Submucosa tecido conjuntivo com glândulas (mucosas e serosas); Camada Adventícia tecido conjuntivo frouxo. As camadas vão evoluindo, à medida que se aproximam dos pulmões. Cada uma delas vai ficando mais fina e, no geral, vão perdendo alguns dos seus elementos. O ar presente nos alvéolos é diferente do ar atmosférico, pois o ar, que entra no sistema respiratório, vai sofrer purificações, até chegar aos alvéolos. Esta purificação é feita através do muco, que vai agarrar / capturar partículas estranhas ao organismo. É, por este motivo, que o movimento ascendente dos cílios é muito importante, para proceder à remoção desse muco, com partículas estranhas e potencialmente patogénicas ao organismo, para as partes superiores do tubo, podendo, posteriormente, ser deglutido. Estas camadas possuem músculo para serem capazes de sofrer alterações de tamanho, logo a presença de peças de cartilagem, nos tubos maiores (traqueia e brônquios) é importante, para impedir o fecho total dos tubos respiratórios. Fossas nasais: Vestíbulo anterior epitélio estratificado pavimentoso, com pêlos; Área respiratória epitélio respiratório; Área olfactiva superior mucosa olfactiva. Nasofaringe epitélio respiratório (epitélio estratificado pavimentoso, na região de contacto com o palato mole). Laringe constituído por epitélio respiratório (epitélio pavimentoso na face ventral da epiglote e cordas vocais). Possui formações irregulares de cartilagem e cordas vocais. Traqueia constituído por epitélio respiratório, com uma submucosa definida. Possui, ainda, 16 a 20 peças de cartilagem em C com a abertura (voltada para a região dorsal) preenchida por músculo liso, o que impede o fecho do tubo respiratório. Brônquios histologicamente, idênticos à traqueia, mas com feixes de músculo liso em espiral a rodear, praticamente, toda a volta de mucosa do tubo e, externamente, a este, várias peças irregulares de cartilagem. Possuem tecidos linfóides que protegem uma das principais vias de entrada de organismos patogénicos. Bronquíolos estruturas sem cartilagem nem glândulas ou nódulos, mas com músculo liso. O seu epitélio vai, sucessivamente, modificando para um epitélio, cada vez, com menor diâmetro, indo as outras camadas desaparecendo: passa a cilíndrico simples ciliado com poucas células caliciformes, depois a cúbico simples com poucas células ciliadas e sem células caliciformes (bronquíolos terminais) e, por fim, a cúbico simples não ciliado, com alvéolos (bronquíolos respiratórios). Neste processo de evolução do epitélio, as células caliciformes desaparecem antes dos cílios, pois até ao seu desaparecimento, essas células vão produzir muco, logo têm de existir cílios que arrastem esse muco para fora dos respectivos tubos. E só então desaparecem. Ductos alveolares epitélio cúbico simples, não ciliado, com músculo liso na abertura do alvéolo. Sacos alveolares constituídos por diversos alvéolos. 63

65 Alvéolos evaginações em forma de saco com epitélio simples pavimentoso. O septo inter-alveolar (parede comum, com poros, a dois alvéolos vizinhos) é constituído por epitélio pavimentoso simples, capilares sanguíneos, fibras reticulares e elásticas e epitélio pavimentoso simples. Septo alveolar duas paredes de alvéolos contíguos, por onde passam capilares. Nesses septos existem poros, para que o ar possa passar de um alvéolo para o outro. Pleura folheto visceral e parietal (mesotélio e fina camada de tecido conjuntivo com fibras colagéneas e elásticas) a limitar a cavidade pleural, que contém uma fina camada de líquido. Etapas da Respiração Um ciclo ventilatório é composto por 2 momentos: Inspiração o ar passa através da traqueia para os brônquios e os bronquíolos, até chegar aos alvéolos, altamente irrigados, onde se dá a hematose; Expiração o ar percorre o caminho inverso, até ser expulso para o exterior. Depois desta expiração permanece sempre algum ar nos pulmões (ar residual). Etapas da Respiração: 1. Troca de ar entre a atmosfera e os alvéolos (ventilação) não pode ocorrer através de fenómenos de difusão, pois este apenas resulta para poucas quantidades de gás. Assim, tem de ocorrer por um fluxo de ar, nos dois sentidos (ventilação). 2. Troca de gases (O 2, CO 2 ) por difusão entre o ar alveolar e os capilares pulmonares difusão entre um gás (O 2, CO 2 ) e um líquido (sangue). 3. Transporte de O 2 e CO 2 no sangue tem de haver sistemas de transporte dentro do próprio sangue, para transportar O 2 e CO 2, pois a quantidade de difusão destes gases no plasma é muito pequeno. 4. Troca de gases (O 2, CO 2 ) por difusão entre o sangue dos capilares tecidulares e os tecidos este fenómeno é regulado por fenómenos de difusão entre um líquido (sangue) e outro líquido (intersticial). Ventilação Numa situação de repouso, o pulmão tende a colapsar. Isto acontece sempre, mas é essencialmente em repouso, pois durante a inspiração e a expiração existem outras formas que contrariam essa tendência de colapsar. Esta tendência de colapso do pulmão deve-se a fibras elásticas da parede pulmonar e à tensão superficial do líquido alveolar. Contrariada por mantém o balanço e o equilíbrio, impedindo o pulmão de colapsar: Surfactante alveolar (reduz a tensão superficial do líquido alveolar); Pressão negativa intrapleural (criada pela tendência de expansão da caixa torácica colapso do pulmão). É necessária a existência de um mecanismo de regulação da pressão, dentro dos alvéolos (se for inferior que a pressão do ar, este entra, mas se for superior à pressão do ar, 64

66 este sai). Este controlo vai ser conseguido por variações do volume dos alvéolos, que faz com que haja movimentação de ar numa direcção ou noutra. A variação do volume do alvéolo resulta da variação do volume da caixa torácica. A contracção dos músculos inspiratórios (diafragma e intercostais externos) leva à inspiração, e o seu relaxamento leva à expiração (processos passivos). No entanto, num caso de expiração forçada (onde entra ou sai mais ar que o normal), os músculos inspiratórios não são suficientes para assegurar a respiração eficiente, logo é necessário a intervenção dos músculos expiratórios (abdominais, intercostais internos). Todo o processo de ventilação é feito devido a estes músculos. Assim, quando o diafragma contrai, o diâmetro vertical aumenta, no entanto, a contracção dos músculos intercostais externos, aumenta o diâmetro antero-posterior. Globalmente, ocorre o aumento da caixa torácica. A contracção dos músculos expiratórios leva a uma maior diminuição da caixa torácica. Ou seja, ocorrem os mesmos movimentos mas em maior amplitude e força. INSPIRAÇÃO Contracção dos músculos inspiratórios Aumento do volume da caixa torácica Diminuição da Pressão intrapleural Expansão do pulmão Diminuição da pressão alveolar Entrada do ar Desta forma, quando há aumento da caixa torácica, há um afastamento do folheto parietal, relativamente ao folheto visceral da pleura, logo a pressão intrapleural diminui e o pulmão tende a expandir (pressão torna-se mais negativa, comparativamente à pressão negativa que possui, quando em repouso). Como o pulmão expande, os alvéolos expandem também, logo o ar dos alvéolos vai estar num maior volume, ocorrendo a diminuição da pressão do ar alveolar, permitindo a entrada de ar, uma vez que a pressão de ar alveolar é menor que a pressão do ar atmosférico. EXPIRAÇÃO Descontracção dos músculos inspiratórios Diminuição do volume da caixa torácica Aumento da Pressão intrapleural Retracção do pulmão Aumento da pressão alveolar Saída do ar Expiração Forçada Contracção dos músculos expiratórios Na expiração forçada, para além dos processos normais da inspiração (mas em sentido oposto), ocorre a contracção dos músculos expiratórios e, assim, os fenómenos vão acontecer com maior intensidade. Quanto maior for a contracção dos músculos, mais intensos e fortes são os fenómenos, sendo maior a diferença de pressões e logo, entra mais ar nos alvéolos. Volumes e Capacidades Pulmonares Volume corrente = 500 ml volume expirado ou inspirado, num determinado momento. Este volume é muito inferior à capacidade de ar dos pulmões. Volume de reserva inspiratório = 3300 ml volume de ar máximo que se consegue inspirar, após uma expiração normal. Volume de reserva expiratório = 1000 ml volume máximo expirado, após uma inspiração normal. Volume residual = 1200 ml ar que fica nos pulmões, após uma expiração máxima. É um volume de ar, que permanece sempre nos pulmões, e que não se consegue remover. Capacidade inspiratória = 3800 ml volume de ar máximo que se consegue inspirar. Capacidade funcional residual = 2200 ml volume de ar que fica nos pulmões, após uma expiração normal. Capacidade vital = 4800 ml volume máximo que se consegue expirar, após uma inspiração máxima. Também pode ser o volume máximo que se consegue inspirar, após uma expiração máxima. Volume pulmonar total = 6000 ml 65

67 No geral, apenas uma pequena parte de volume de ar é que consegue ser renovado, de cada vez, nos pulmões. Este facto é importante para que não haja alterações no volume alveolar, e assim, não haja difusão de gases entre os alvéolos, provocando uma alteração no sangue. Normalmente, ocorrem cerca de 10 / 12 movimentos expiratórios por minuto, o que corresponde a 5 / 6 litros de ar expirado, por minuto. Ventilação pulmonar / ventilação alveolar efeito dos padrões respiratórios na ventilação alveolar: Indivíduo Volume corrente (ml/respiração) Frequência (respirações/min) Ventilação pulmonar total (ml/min) Ventilação do espaço morto (ml/min) Ventilação alveolar (ml/min) A = B = C = Assim, é mais eficiente aumentar o volume corrente, através do aumento da amplitude de cada ventilação, do que aumentando a sua frequência. Espaço morto volume de ar que não chega aos alvéolos, e fica a ocupar o espaço da traqueia e brônquios, não intervindo de forma nenhuma, na respiração. Ventilação alveolar depende do volume de ar que chega aos alvéolos. Difusão dos Gases É à custa de um fluxo com muito dióxido de carbono e pouco oxigénio, para o exterior, e um fluxo com muito oxigénio e pouco dióxido de carbono para o interior, que se consegue realizar a respiração, uma vez que a simples difusão, só é eficiente para pequenas distâncias. (a solubilidade do dióxido de carbono no plasma é 21 vezes superior à solubilidade do oxigénio). Quanto maior a pressão parcial do gás e a sua solubilidade, maior é a difusão de gases para o líquido. É a concentração de gás dissolvido, que comanda a direcção da troca de gases. Difusão de um gás através de uma membrana é: Directamente proporcional à diferença de Pressão parcial do gás, entre os dois lados, à área da membrana e ao coeficiente de difusão do gás, que depende da solubilidade do gás (a difusão do dióxido de carbono através da membrana respiratória é superior à do oxigénio); Inversamente proporcional à espessura da membrana. 66

68 Pressão parcial dos gases respiratórios, do ar inspirado e expirado: Ar atmosférico Ar inspirado (traqueia) Ar alveolar Ar expirado mmhg % mmhg % mmhg % mmhg % PN 2 597,0 79,62 563,4 74,09 569,0 74,9 566,0 74,5 PO 2 159,0 20,84 149,3 19,67 104,0 13,6 120,0 15,7 PCO 2 0,3 0,04 0,3 0,04 40,0 5,3 27,0 3,6 PH 2 O 3,7 0,50 47,0 6,20 47,0 6,2 47,0 6,2 Total 760, , , ,0 100 O vapor de água do ar inspirado, na traqueia, aumenta devido à existência de glândulas serosas, que humidificam o ar, à sua passagem. Nos alvéolos, há diminuição do oxigénio, pois este está sempre a ser retirado para o sangue, e há um aumento de dióxido de carbono, uma vez que este gás está sempre a ser colocado. Esta composição mantém-se, então, constante. Ar expirado possui uma mistura da composição do ar alveolar e do ar que se encontra no espaço morto. Pressão parcial (mmhg) dos gases respiratórios em diferentes locais do organismo: Pulmões Tecidos Sangue venoso Sangue arterial Sangue arterial Sangue venoso PCO 2 PO 2 PCO 2 PO 2 PCO 2 PO 2 PCO 2 PO 2 Capilar Capilar Alvéolo Líquido intersticial Célula Pressão parcial de gás, no sangue quantidade desse gás que existe dissolvido, no sangue. São estas pressões parciais que comandam as trocas gasosas. Ou seja, a direcção das trocas gasosas é do local que possui maior pressão para o local onde a sua pressão é menor. O gás (oxigénio), tem de atravessar a parede do alvéolo, o líquido intersticial e a parede dos capilares, até chegar ao eritrócito. Os capilares possuem um diâmetro muito pequeno, pelo que os eritrócitos têm de se deformar e achatar, para lá passarem, logo vai existir uma pequeníssima distância entre a parede dos capilares e a parede do eritrócito, sendo, por este motivo, uma troca muito eficiente. Assim, quanto menor a espessura destas camadas, mais eficiente se torna a troca de gases (uma vez que é inversamente proporcional). A velocidade, nestes capilares, é muito reduzida, o que, aliado à pouca espessura das suas camadas, faz com que o sangue adquira a mesma pressão parcial de dióxido de carbono e oxigénio que existem nos alvéolos. Estas trocas são, então, realizadas de onde existe uma maior pressão parcial, para onde é menor. O sangue arterial chega aos tecidos com menor pressão do que aquela com que saiu dos alvéolos, pois este sangue arterial entra na aurícula esquerda, misturado, ligeiramente, com uma reduzida quantidade de sangue venoso, daí esta diferença de pressão parcial do oxigénio, entre os locais. O comportamento do dióxido de carbono e do oxigénio é praticamente independente, mas o seu comando é o mesmo. Desta forma, comprova-se que o oxigénio e o dióxido de carbono são transportados no sangue e não apenas difundidos. 67

69 Transporte de Oxigénio Quantidade de oxigénio transportado pelo sangue depende da: quantidade de oxigénio dissolvido (pressão parcial de oxigénio PO 2 ), quantidade de hemoglobina e da afinidade da hemoglobina para o oxigénio (cada uma das cadeias de hemoglobina possui um núcleo de ferro, que tem afinidade para o O 2 ). Oxihemoglobina hemoglobina com oxigénio. A reacção de formação de oxihemoglobina é reversível, uma vez que é capaz de captar oxigénio e, posteriormente, deixar nos tecidos (reacção que ocorre nos dois sentidos). Quando é adicionado oxigénio, o equilíbrio desloca-se no sentido de formação de maior quantidade de oxihemoglobina. Sendo assim, quando se retira oxigénio, o equilíbrio desloca-se no sentido da formação de hemoglobina e oxigénio, logo dissociação da oxihemoglobina. Curva de dissociação da hemoglobina percentagem de moléculas com oxigénio ligado, em função da pressão parcial de oxigénio: Alvéolos Sangue venoso Sangue arterial Líquido intersticial PO mmhg 40 mmhg 95 mmhg 40mmHg Saturação Hb 75 % 97% Entre 0 mmhg e 60 mmhg, cada aumento de pressão parcial do oxigénio, provoca um grande aumento da ligação entre a hemoglobina e o oxigénio. A partir dos 60 mmhg, o aumento, na pressão parcial do oxigénio, gera apenas pequenos aumentos na saturação da hemoglobina. A diferença de saturação da hemoglobina de 98% (100 mmhg) para 75% (40 mmhg), permite a saída do oxigénio, das artérias (100 mmhg) para os tecidos (40 mmhg). Acima dos 60 mmhg de oxigénio, ligeiros decréscimos da sua pressão parcial (por exemplo, de 97 mmhg para 90 mmhg) não têm qualquer efeito significativo, na saturação de hemoglobina, ou seja, diminuições moderadas da pressão parcial de oxigénio não têm grande efeito na quantidade de oxigénio transportado. O facto de nos tecido (a 40 mmhg) existir apenas 78% de hemoglobina saturada, é um factor de segurança, que permite uma maior quantidade de oxigénio transferido, se a pressão parcial do oxigénio baixar um pouco (por estar na zona de maior declive da curva). 68

70 Transporte de oxigénio: Alvéolos Capilares pulmonares O 2 (104 mmhg) O 2 (40 mmhg) PO 2 aumenta Pulmões Sangue venoso Sangue arterial 40 mmhg 95 (104) mmhg 75 % 97 % Líquido intersticial O 2 (40 mmhg) Capilares teciduais O 2 (95 mmhg) PO 2 diminui Tecidos Sangue arterial Sangue Venoso 95 mmhg 40 mmhg 97 % 75 % Transporte de O 2 Sangue arterial (O 2 / 100 ml sangue) Sangue venoso (O 2 / 100 ml sangue) Transferência de O 2 PO 2 (dissolvido) 0,29 ml (95 mmhg) 0,12 ml (40 mmhg) 0,17 ml (3%) HbO 2 (oxihemoglobina) 19,4 ml (97% saturação da Hb) 14,4 ml (75% saturação da Hb) 5,0 ml (97%) Total 19,69 ml 14,52 ml 5,17 ml A pressão parcial dissolvida é a que comanda a direcção, sendo seguido pela saturação de hemoglobina. Factores que afectam a curva de dissociação da hemoglobina (ph e CO 2 ): O aumento da pressão parcial de dióxido de carbono, da temperatura e do ião hidrogénio (H + ), deslocam a curva de dissociação da hemoglobina, para baixo e para a direita, o que se traduz muito beneficamente. A curva de dissociação da hemoglobina está construída para uma determinada pressão parcial de dióxido de carbono. Assim, a saturação de hemoglobina, para pressões parciais de dióxido de carbono, maiores, desloca a curva para baixa e para a direita, logo essa saturação passa a ser lida nessa curva. Então, se a pressão parcial de dióxido de carbono aumenta, passa-se de 98% (a 100 mmhg) para 75% (40 mmhg) e não para 78% como seria esperado, o que permite um maior transporte de gases (é largada uma maior quantidade de oxigénio). Efeito de Bohr quanto maior a pressão parcial de dióxido de carbono, maior efeito tem na quantidade de oxigénio que a hemoglobina larga. Desta forma, quanto maior a quantidade de dióxido de carbono se liga à hemoglobina, mais ácido se torna o plasma, devido às reacções que ocorrem com a água (concentração de H + superior), a saturação de hemoglobina é inferior, logo existe mais oxigénio a ser largado, o que é altamente benéfico. Num tecido metabolicamente activo, a sua temperatura é aumentada (devido a essas actividades metabólicas) e, consequentemente, vai existir maior quantidade de oxigénio, a ser largada nesse tecido, quando a hemoglobina o atinge. Assim, aparentemente, tem um efeito benéfico, também. 69

71 Curva de Dissociação do Monóxido de Carbono Curva de dissociação do monóxido de carbono hemoglobina:. O monóxido de carbono (CO), liga-se ao mesmo local onde se liga o oxigénio, na hemoglobina, ou seja, possuem o mesmo local de ligaçã,o nessa molécula. O que se observa na curva de dissociação do monóxido de carbono, é que a 0,4 mmhg de monóxido de carbono, existe 95% de hemoglobina saturada (com esse monóxido de carbono), logo resta pouquíssimo espaço para a entrada do oxigénio, na hemoglobina. Não é preciso ser observado este extremo. Pois quando se observa uma pressão parcial de monóxido de carbono de 0,2 mmhg, já se tem uma saturação de hemoglobina cerca de 78%, logo não existe muito espaço para a captação do oxigénio podendo, desta forma, levar à morte do organismo, por asfixia. Transporte de Dióxido de Carbono Alvéolos Sangue venoso Sangue arterial Líquido intersticial PCO 2 40 mmhg 45 mmhg 40 mmhg 45 mmhg Transporte de dióxido de carbono, no sangue: Dissolvido pressão do dióxido de carbono ; Carbaminohemoglobina: Quando é adicionado dióxido de carbono, o equilíbrio desloca-se no sentido de formação de maior quantidade de carbaminohemoglobina. Sendo assim, quando se retira dióxido de carbono, o equilíbrio desloca-se no sentido da formação de hemoglobina e dióxido de carbono, logo dissociação da carbaminohemoglobina. Ião bicarbonato forma mais eficiente de transporte de dióxido de carbono, que ocorre através de uma enzima (anidrase carbónica), que se encontra dentro do eritrócito. Nos eritrócitos anidrase carbónica: Quanto maior quantidade de dióxido de carbono entrar, mais ácido carbónico (H 2 CO 3 ) se forma (mais ácido se torna o sangue). Esta acidificação, no entanto, não é tão elevada quanto seria de esperar através destas reacções, pois o ião hidrogénio (H + ) não fica, na sua totalidade, livre no sangue, nem no plasma, pois vai ligar-se à hemoglobina e a outras proteínas (tampão), existentes no plasma. Assim, uma parte do H + formado, contribui para a acidificação do sangue (necessária), mas este não fica tão ácido quanto o esperado por esta reacção, pois existem sistemas tampão que captam esses iões formados (proteínas no plasma e hemoglobina). 70

72 - Nos capilares tecidulares reacções de saída. HCO 3 sai dos eritrócitos, para o plasma, e o cloro (Cl - ) e a água (H 2 O), entram para os eritrócitos. Quando o sangue arterial chega aos tecidos, as reacções ocorrem no sentido de formação de carbaminohemoglobina (HbCO 2 ), saindo ião bicarbonato para o plasma e entrando cloreto para os eritrócitos (movimento acompanhado e devido à saída do ião bicarbonato). Nos capilares pulmonares reacções de entrada. HCO - 3 entra do plasma para os eritrócitos e o cloro (Cl - ) e a água (H 2 O) saem dos eritrócitos. O dióxido de carbono sai para os alvéolos, diminuindo a sua pressão parcial, de modo a ocorrerem reacções contrárias, para que o CO 2 seja largado. Transporte de dióxido de carbono: Alvéolos CO 2 (40 mmhg) Capilares pulmonares CO 2 (45 mmhg) PCO 2 diminui Pulmões Sangue venoso Sangue arterial 45 mmhg 40 mmhg diminui diminui Líquido intersticial CO 2 (45 mmhg) Capilares tecidulares CO 2 (40 mmhg) PCO 2 aumenta Tecidos Sangue arterial Sangue venoso 40 mmhg 45 mmhg aumenta aumenta Transporte de CO 2 Sangue arterial (CO 2 / 100 ml sangue) Sangue venoso (CO 2 / 100 ml sangue) Transferência de CO 2 PCO 2 (dissolvido) 2,4 ml (40 mmhg) 2,7 ml (45 mmhg) 0,3 ml (7%) HbCO 2 (carbaminohemoglobina) 2,1 ml 3,0 ml 0,9 ml (23%) (ião bicarbonato) 43,5 ml 46,3 ml 2,8 ml (70%) Total 48 ml 52 ml 4 ml As diferenças de pressões parciais do oxigénio são superiores às diferenças do dióxido de carbono, no entanto, o resultado das transferências são, praticamente, as mesmas devido à grande solubilidade do CO 2 (oxigénio = 5 ml e no dióxido de carbono = 4ml, sendo muito próximos). Efeito de Haldane efeito do oxigénio no transporte do dióxido de carbono. O oxigénio diminui a quantidade de dióxido de carbono, no sangue. Para uma pressão parcial de oxigénio de 40 mmhg, existem, nos tecidos (a 45 mmhg de dióxido de carbono) uma saturação de 52% de CO 2, no sangue. Já nos alvéolos (pressão parcial de dióxido de carbono de 40 mmhg), como entra oxigénio (até atingir uma pressão de 100 mmhg), essa concentração vai diminuir para 48% de saturação e não para 50% de saturação, como seria esperado, se a pressão de oxigénio se mantivesse nos 40 mmhg. 71

73 Área bulbar da ritmicidade (bolbo) Histofisiologia Animal ( ) Desta forma, a diminuição da saturação será maior do que a prevista (este efeito duplica o transporte / libertação / captação de dióxido de carbono), o que é bastante benéfico pois permite a maior libertação de dióxido de carbono, nos pulmões, e uma maior captação nos tecidos (efeito maior pois o transporte é dobrado). Regulação da Respiração O oxigénio apenas é importante na regulação da respiração, em situações de doenças crónicas e de altitude. Os músculos respiratórios estão dependentes dos impulsos nervosos do sistema nervoso central, nomeadamente a zona da protuberância e do bolbo raquidiano. Assim, o centro respiratório é formado por zonas específicas que se encontram no bolbo raquidiano e na protuberância. Centro respiratório: Centro Pneumatáxico (protuberância) Centro apneustico Grupo respiratório Dorsal (inspiratória Grupo respiratório ventral (expiratória) Diafragma Intercostais externos Intercostais internos Ritmicidade na área bulbar explica a alternância entre a inspiração e a expiração: Em repouso, existe um neurónio que envia um impulso, excitando o neurónio seguinte, que vai excitar o subsequente, e assim sucessivamente, formando uma excitação em círculo, que está continuamente a enviar impulsos (pensa-se que este circuito apenas pára por fadiga neural). Estes neurónios, a determinada altura vão estimular os nervos expiratórios que, apenas neste caso, são capazes de estimular os músculos intercostais a contrair. Assim, enquanto um dos circuitos (inspiratórios) está sucessivamente excitado e a ocorrer, o outro (expiratório) apenas quando é estimulado pelos inspiratórios é que ocorre, sendo por isso que os músculos inspiratórios e expiratórios não contraem ao mesmo tempo. Existem outros factores que regulam a contracção dos músculos inspiratórios e expiratórios. Controlo respiratório: Quimiorreceptores periféricos (carótidas, aorta) e Quimiorreceptores centrais (bolbo) Reflexo de Hering-Breuer Córtex cerebral Centro respiratório (Centro pneumatáxico) (Centro apneustico) (Área bulbar) Neurónios motores Músculos respiratórios Pulmões (receptores de distensão) Controlo voluntário 72