Fisiologia Humana Essencial: Potencial de Membrana, Homeostase e Sistemas Corporais

Potencial de Membrana: Definição Essencial

É a diferença de potenciais existente entre um lado e outro da membrana plasmática.

Potencial de Ação: Entenda o Fenômeno

É um fenômeno onde células excitáveis sofrem uma rápida despolarização seguida de uma repolarização.

Fatores que Atuam no Potencial de Repouso

Os fatores são:

• Bomba de Sódio e Potássio: Atua bombeando e equilibrando contra o gradiente de concentração, com gasto de energia.
• Permeabilidade Diferencial da Membrana à Difusão de Íons: Característica da membrana celular em repouso.
• Cargas Negativas de Ânions Aprisionados na Célula: Há a produção de cargas negativas através das macromoléculas.

Oxigênio e Glicose no Sistema Nervoso

São essenciais para a manutenção energética dos neurônios.

Regulação de Sódio e Potássio Plasmáticos

Os sistemas responsáveis pela manutenção dos níveis plasmáticos de sódio e potássio são o endócrino e o renal. Alterações nesses sistemas levam a déficits neurológicos.

Alteração do Potencial de Repouso da Membrana

Um estímulo provocado pelo potencial de ação.

Como Ocorre o Potencial de Ação?

O neurônio capta o estímulo químico ou elétrico, havendo a despolarização da membrana, o que provoca o impulso nervoso. Com isso, ocorre a abertura dos canais de Na+ (sódio), gerando um potencial de ação. Após o potencial de ação, ocorre o fechamento dos canais de Na+ (sódio) e a abertura dos canais de K+ (potássio), e a célula repolariza. Logo após a alteração da bomba de sódio e potássio, a célula retorna ao repouso.

O Princípio do Tudo-ou-Nada no Potencial de Ação

É um princípio que defende que, uma vez produzido o potencial de ação, a despolarização irá se propagar por toda a célula.

Importância do Sódio no Potencial de Ação (PA)

O sódio é importante por desempenhar funções cruciais no potencial de membrana, iniciando a despolarização na célula.

Processo Tampão: Definição e Finalidade

É um mecanismo compensatório de ação rápida, que utiliza substâncias tampões com a finalidade de evitar grandes variações de pH.

Mecanismos de Equilíbrio Ácido-Básico

Os mecanismos compensatório-regulatórios que o organismo dispõe para manter o equilíbrio ácido-básico são:

• Químico (Tampão): Tem ação rápida e atua utilizando substâncias tampões com a finalidade de evitar grandes variações de pH.
• Respiratório: Realizado pelos pulmões, tem ação rápida e atua eliminando ou retendo o gás carbônico no sangue e moderando o teor do ácido carbônico.
• Renal: Realizado pelos rins, tem ação lenta e atua excretando a maior parte dos ácidos produzidos em excesso e na reabsorção de HCO3.

Hipoventilação e Hiperventilação: Conceitos

• Hipoventilação: Ocorre quando a ventilação diminui em relação à produção de gás carbônico, ocasionando, consequentemente, a diminuição do pH.
• Hiperventilação: Ocorre quando a ventilação aumenta em relação à produção de gás carbônico, aumentando o pH.

Distúrbios Ácido-Básicos: Endógenos vs. Exógenos

A diferença entre um distúrbio no equilíbrio ácido-básico de origem endógena para um de origem exógena é:

• Origem Endógena: Ocorre quando o próprio organismo é o responsável pelo distúrbio no equilíbrio, como, por exemplo, a maior produção de ácido láctico, a incapacidade de eliminação de ácidos fixos pelos rins e a menor retenção de gás carbônico.
• Origem Exógena: Ocorre quando um agente externo é o causador do distúrbio no equilíbrio, exemplo: maior ingestão acidental na quantidade de ácidos e administração excessiva de bases.

Distúrbios do Equilíbrio Ácido-Básico e Causas

Os distúrbios são:

• Acidose Metabólica: Ocasionada pelo aumento da concentração de H+ no sangue e sua origem primária é metabólica, como, por exemplo:
  • Ingestão excessiva de ácido;
  • Dificuldades de eliminar os ácidos pelos rins;
  • Perda de base.
• Acidose Respiratória: Ocorre pelo aumento da concentração de H+ no sangue e sua alteração primária é respiratória. Exemplo: Hipoventilação.
• Alcalose Metabólica: Acontece pela diminuição da concentração de H+ no sangue e sua alteração primária é metabólica, como, por exemplo:
  • Uso inadequado de diuréticos;
  • Vômitos frequentes.
• Alcalose Respiratória: Ocorre por conta da diminuição do H+ no sangue e sua causa primária é respiratória. Exemplo: Hiperventilação.

Mecanismos Compensatórios na Homeostase

Os mecanismos compensatórios, tanto do organismo quanto da terapia, utilizados para manter a Homeostase após um distúrbio nesse equilíbrio são:

• Para Acidose Metabólica:
  • Organismo: Utiliza o mecanismo renal com o aumento da eliminação de H+, assim como o sistema respiratório com o aumento do comando da ventilação.
  • Terapia: Objetiva a eliminação das causas de hipóxia com a administração de HCO3 e normalização do débito cardíaco, por exemplo.
• Para Acidose Respiratória:
  • Organismo: Recorre aos mecanismos renal para a eliminação do H+ e respiratório, estimulando a maior ventilação.
  • Terapia: A fluidoterapia seria recomendada, além da tentativa de retirada das causas primárias quando possível.
• Para Alcalose Respiratória: Não requer tratamento especial, a não ser a remoção da sua causa quando possível.
• Para Alcalose Metabólica: Seria a compensação de um distúrbio pelo outro. Exemplo: acidose metabólica.

Mecanismos de Controle Térmico Corporal

Os mecanismos de controle térmico são:

• Controle Fisiológico ou Autônomo: São mudanças fisiológicas para controlar a temperatura. Exemplo: sudorese e tremor.
• Controle Comportamental: Onde o corpo, através do comportamento, desenvolve maneiras de como se aquecer (movimentando-se) ou se resfriar (abrigando-se do sol).
• Controle Adaptativo: Onde o indivíduo altera suas características corporais de forma a se adaptar ao ambiente (produzindo hormônios, mudando a coloração da pelagem ou pele).

Homeotermia e Manutenção da Temperatura

Animais homeotérmicos são seres capazes de manter a temperatura corporal. Dessa forma, em variações bruscas de temperatura, buscam manter a Homeostase. Isso é possível porque, com a diminuição da temperatura, a função tecidual diminui. Para tanto, os animais homeotérmicos aumentam a taxa metabólica nesse período, de forma a manter a Homeostase.

Produção e Eliminação de Calor no Organismo

O calor é produzido pelos músculos dos membros e, principalmente, no fígado. É eliminado pela pele (através do suor) e também pelo trato respiratório.

Transferência e Controle do Calor Corporal

O sistema responsável pela transferência de calor no corpo é o circulatório, onde o sangue será o maior condutor de calor de forma mais eficiente para os tecidos. Já o controle é feito pelo sistema nervoso central.

• Ao Calor: Os receptores de calor identificam o ambiente e, por meio do sistema nervoso central, estimulam a sudorese e a ofegação.
• Ao Frio: Os receptores do frio identificam o ambiente e, com o auxílio do sistema nervoso central, estimulam o tremor, a piloereção, o controle comportamental e os ajustes cardiovasculares.

Hipotálamo: O Termorregulador Principal

O hipotálamo é o principal órgão termorregulador do organismo. Os principais meios que o organismo utiliza para:

• Produção de Calor: Vasoconstrição periférica, ingestão de alimentos e tremores.
• Perda de Calor: Vasodilatação periférica, consequentemente, sudorese e ingestão de alimentos.

Respostas Fisiológicas ao Calor e Frio

As respostas fisiológicas são:

• Ao Calor: Vasodilatação periférica e resfriamento por evaporação.
• Ao Frio: Ocorre a vasoconstrição periférica, piloereção e aumento do metabolismo (produzindo calor).

Aparelho Cardiovascular: Componentes Essenciais

É composto por sangue, pelo coração e pelos vasos sanguíneos.

Camadas Histológicas do Coração e Contração

O coração é constituído pelo pericárdio, miocárdio e endocárdio. Das camadas existentes, o miocárdio é o responsável pela contração.

Função das Valvas Atrioventriculares

As valvas atrioventriculares (tricúspide e bicúspide) são responsáveis por impedir o fluxo do sangue do interior dos ventrículos para os átrios.

Vasos Sanguíneos do Sistema Circulatório

Os vasos que compõem o aparelho circulatório são: artérias, arteríolas, capilares, vênulas e veias.

Fluxo Sanguíneo Arterial e Venoso

• O fluxo sanguíneo arterial ocorre nas artérias por pressão gerada pelos batimentos cardíacos.
• Já nas veias, esse fluxo ocorrerá através da contração da musculatura esquelética adjacente e seu refluxo é impedido pelas válvulas presentes nessas veias.

Função das Válvulas Venosas

A pressão externa sobre as veias faz o sangue avançar somente na direção cranial (única direção), impedindo o refluxo pelas válvulas.

Tipos de Transporte no Sistema Cardiovascular

Os tipos de transporte são:

• Fluxo de Massa: É um transporte rápido, responsável por levar sangue dos vasos para os vasos.
• Difusão: É um transporte lento, que leva substâncias para os órgãos vitais.

Influências no Fluxo de Massa Sanguíneo

O fluxo de massa sofre influência pela pressão de perfusão e pela pressão transmural. A diferença entre elas é:

• Pressão de Perfusão: É a força que conduz o fluxo do sangue, sendo a diferença de pressão entre dois pontos em um vaso (a pressão do ponto anterior é maior que a do ponto posterior).
• Pressão Transmural: É a força que leva o sangue a extravasar quando o vaso se rompe, sendo a diferença entre a pressão dentro do vaso e a pressão do fluido fora do vaso, buscando o equilíbrio.

Grande e Pequena Circulação: Diferenças

• A grande circulação (ou sistêmica) acontece entre o coração e os tecidos/órgãos, onde sangue rico em oxigênio sai do coração e vai para os tecidos/órgãos, retornando rico em gás carbônico para o coração.
• Enquanto a pequena circulação (ou pulmonar) ocorre entre o coração e os pulmões, saindo do coração rico em gás carbônico e retornando rico em oxigênio para o mesmo.

Débito Cardíaco vs. Ciclo Cardíaco

• O débito cardíaco é o volume de sangue bombeado por minuto pelos ventrículos (direitos e esquerdos).
• O ciclo cardíaco compreende o período entre o final de uma contração e o final da próxima contração.

Propriedades Fundamentais do Coração

As propriedades do coração são:

• Automatismo: Não há necessidade de uma célula nervosa para se despolarizar.
• Excitabilidade: Capacidade de se excitar.
• Condutibilidade: Capacidade de conduzir impulsos.
• Distensibilidade: Capacidade de relaxar e contrair.
• Contratilidade: Capacidade de pulsar.

Origem dos Batimentos Cardíacos

Os batimentos cardíacos se originam na despolarização das células do marca-passo, presentes nos nódulos sinoatrial e atrioventricular.

Fatores que Influenciam a Contratilidade Cardíaca

A maior concentração de sódio e cálcio no sangue leva ao aumento dos níveis de contrações cardíacas, influenciando positivamente a contratilidade.

Potencial de Ação: Músculo Cardíaco vs. Esquelético

• Músculo Cardíaco: Possui canais de cálcio especiais, potencial de ação de longa duração, geração espontânea de potenciais de ação e propagação do impulso de célula para célula através de células eletricamente conectadas.
• Músculo Esquelético: Não possui canais de cálcio especiais, potencial de ação rápido, havendo atuação dos neurônios e as células são isoladas.

O Potencial de Ação no Músculo Cardíaco

O potencial de ação no músculo cardíaco inicia-se no nódulo sinoatrial, gerado pelas células marca-passo, ocorrendo a despolarização e, assim, a abertura dos canais de sódio. Em seguida, há a interrupção da repolarização pelo platô de despolarização, que é responsável pela diminuição da saída de potássio da célula e entrada de cálcio, mantendo a membrana das células despolarizadas. Após aproximadamente 200ms, ocorre a abertura dos canais de potássio e o fechamento dos canais de cálcio, havendo a repolarização da célula e, com isso, o retorno do potencial de repouso da mesma.

Frequência Cardíaca: Definição

É o número de batimentos por minuto.

Arritmias Cardíacas: Causas e Ocorrência

As arritmias podem ser causadas por disfunção na condução do potencial de ação, além de batimentos cardíacos dessincronizados (provocados, em alguns casos, principalmente por bloqueio do nódulo atrioventricular em consequência de estenose, bactérias ou vírus).

Causas Comuns das Taquicardias

As taquicardias podem ser causadas por infecções cardíacas, reações a drogas ou a toxinas e desequilíbrio eletrolítico.

Drogas Antiarrítmicas: Tipos e Exemplos

As drogas antiarrítmicas existentes incluem:

• Anestésicos locais (ex: lidocaína);
• Bloqueadores dos canais de cálcio (ex: verapamil, diltiazem e nifedipina);
• Glicosídeos cardíacos (ex: digitálicos);
• Antagonistas beta-adrenérgicos (ex: propranolol).

Pressão Arterial: Definição e Controle Fisiológico

A pressão arterial é a pressão exercida pelo sangue sobre as paredes das artérias, ou o produto entre o volume de sangue bombeado por minuto e a resistência periférica.

Essa pressão é controlada por meio dos barorreceptores presentes nas paredes dos átrios e nas coronárias, que enviam impulsos aferentes para o SNC, alterando o débito cardíaco e a resistência vascular, mantendo a pressão arterial.

Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA)

É um processo que envolve o organismo como um todo. Por exemplo, com a diminuição da pressão arterial, os barorreceptores ativam o sistema simpático, fazendo com que haja liberação de adrenalina na corrente sanguínea, causando o aumento da frequência cardíaca e o aumento das forças de contração (vasoconstrição). Ocorrendo esses dois fatores, há a estimulação dos rins, resultando na liberação da renina. Essa renina liberada atua no fígado, convertendo angiotensinogênio (produzido no fígado) em angiotensina I (que atua de forma fraca). A enzima conversora de angiotensina (ECA) converte angiotensina I em angiotensina II (mais forte), causando vasoconstrição periférica (aumentando a pressão) e estimulando a liberação de aldosterona, que atua nos rins, reduzindo a liberação de sódio e aumentando a reabsorção de água, como consequência, aumentando a pressão arterial. O inverso ocorre com a pressão alta.

Líquido Extracelular: Função e Localização

É um líquido presente fora da célula. Sua localização é dentro dos vasos sanguíneos e entre as células, no espaço intersticial. Sua função é movimentar-se continuamente, misturando e transportando substâncias rapidamente no sangue circulante.

Membrana Celular: Composição e Funções

A membrana celular é um envoltório fino, forte e flexível, constituído por diversas substâncias lipídicas e proteicas. Desempenha a função de auxiliar no transporte/fluxo de nutrientes e íons do meio extracelular e intracelular e vice-versa, além de manter a forma da célula.

Tipos de Transporte na Membrana Celular

Os tipos de transportes existentes na membrana celular são:

• Osmose: Onde o solvente sai do meio menos concentrado para o meio mais concentrado, de maneira a igualar a quantidade de água entre as duas soluções, mantendo o equilíbrio.
• Transporte Passivo (SEM GASTO DE ENERGIA!):
  • Difusão Passiva: Ocorre com a passagem do soluto do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, a favor do gradiente de concentração.
  • Difusão Facilitada: É a passagem do soluto do meio mais concentrado para o meio menos concentrado com participação de uma molécula facilitadora, exemplo: Proteína.
• Transporte Ativo (COM GASTO DE ENERGIA!): Passagem do meio menos concentrado para o meio mais concentrado, CONTRA O GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO.

Homeostase: O Equilíbrio Essencial do Corpo

É a capacidade que os sistemas têm de manter o equilíbrio entre seus diversos componentes ou partes, por um processo de autorregulação, favorecendo as condições de sobrevivência.

Sistemas Orgânicos Homeostáticos

Os sistemas orgânicos que podem ser considerados mecanismos homeostáticos são: circulatório, neuromuscular, gastrointestinal, respiratório, endócrino e reprodutor.

Transporte do Líquido Extracelular

O transporte do líquido extracelular ocorre através do movimento do sangue no interior dos vasos sanguíneos e entre os capilares e as células.

Sistema Circulatório e o Líquido Extracelular

O aparelho responsável pelo transporte desse líquido é o circulatório. Além do transporte, suas outras funções são: ser o maior termorregulador do organismo, proporcionar metabólitos aos tecidos, eliminar os produtos não utilizados e regular o sistema imunológico.

Nutrição e Eliminação de Resíduos do Líquido Extracelular

• Sistemas responsáveis pela origem dos nutrientes:
  • Digestório: Absorção de nutrientes pela dieta alimentar.
  • Respiratório: Captação do oxigênio.
  • Esquelético: Auxilia na movimentação dos nutrientes no sangue.
• Sistemas responsáveis pela eliminação dos resíduos:
  • Respiratório: Liberando gás carbônico do sangue.
  • Sistema Renal: Onde irá eliminar a ureia e o ácido úrico juntamente com a água e íons pelos rins.

Regulação das Funções Corporais

A regulação das funções corporais ocorre através do sistema nervoso autônomo, onde esse sistema recebe o estímulo, processa a informação e gera uma resposta motora para auxiliar.

Feedback Positivo vs. Feedback Negativo

• Feedback Negativo: É um mecanismo de controle do corpo que atua contra um estímulo inicial, buscando reverter a alteração e manter a homeostase. Ele gera uma resposta que neutraliza o desequilíbrio.

  Exemplo: Se há perda de sangue, a pressão arterial tende a diminuir. O corpo reage (feedback negativo) aumentando a frequência cardíaca e promovendo vasoconstrição para aumentar a pressão arterial de volta ao normal, compensando a perda.

• Feedback Positivo: É um mecanismo que atua a favor de uma ação inicial, amplificando o estímulo e afastando o sistema do seu ponto de equilíbrio. Ele gera uma resposta que intensifica o processo.

  Exemplo: Em casos de hemorragia grave e não controlada, o aumento da perda de sangue pode levar a uma diminuição drástica da pressão arterial, que, se não compensada, pode diminuir ainda mais os batimentos do coração, criando um ciclo vicioso. No entanto, a formação do trombo é um exemplo benéfico de feedback positivo, onde a ativação de um fator de coagulação leva à ativação de mais fatores, amplificando a resposta para estancar a hemorragia.

Feedback Positivo: Exceções e Importância

Nem todo feedback positivo é prejudicial. Existem algumas exceções importantes onde ele é benéfico ou necessário para funções fisiológicas essenciais:

• O processo de estancamento do sangue de cortes, com a migração de mais células para contenção da hemorragia no processo de coagulação.
• As contrações uterinas que se tornam ainda mais intensas para o nascimento do feto.