VIII - Células do Sangue, Imunologia e Coagulação - 1

1 – Hemácias, Leucócitos e Resistência à Infecção

A principal função das hemácias é portar a hemoglobina que leva oxigênio dos pulmões para os tecidos. As hemácias normais são discos bicôncavos e seu formato pode alterar-se notavelmente quando da sua passagem pelos capilares. Em indivíduos normais do sexo masculino o número médio de hemácias por milímetro cúbico é de 5.200.000, e no sexo feminino 4.700.000. 

Quando o hematócrito (porcentagem de hemácias no sangue – normalmente 40 a 45%) e a quantidade de hemoglobina em cada célula estão normais, o sangue conterá, em média,  de 13 a 15 g de hemoglobina em cada 100 ml. Na medula óssea existem  células-tronco hematopoéticas pluripotenciais, das quais se originam  as células presentes no sangue circulante.

Embora essas células se reproduzam continuamente durante toda a vida da pessoa, algumas delas permanecem exatamente iguais às células pluripotenciais originais, sendo mantidas na medula óssea como reserva. As primeiras descendentes, embora não aparentem ser  diferentes das células pluripotenciais,  já  se acham  comprometidas com diferentes linhagens de células, sendo chamadas de células primordiais comprometidas.

A célula primordial comprometida que produz eritrócitos é denominada unidade formadora de colônias de eritrócitos. O crescimento e a reprodução das diferentes células-tronco estão sob o controle de múltiplas proteínas, denominadas indutores de crescimento. Os indutores de crescimento promovem o crescimento, mas não a diferenciação das células. Esta é a função de um outro conjunto de proteínas denominadas indutores de diferenciação.

A massa total de hemácias no sistema circulatório é regulada dentro de limites muitos estreitos, de modo a sempre haver um número adequado de hemácias disponíveis para proporcionar oxigenação tecidual suficiente, sem que, no entanto, ocorra uma concentração celular que dificulte o fluxo sanguíneo. Qualquer condição que faça diminuir a quantidade de oxigênio transportada para os tecidos aumenta a velocidade de produção das hemácias. É o que ocorre em altitudes elevadas, onde o teor de oxigênio no ar é menor.

O principal fator que estimula a produção de hemácias é um hormônio denominado eritropoetina, que é sensível à hipóxia. Em pessoas normais, cerca de 90% de toda a eritropoetina é formada nos rins e o restante é formado principalmente no fígado. Duas vitaminas são particularmente importantes para a maturação final das hemácias, a vitamina B12 e o ácido fólico. Ambos são essenciais à síntese de DNA.

 Eritrócitos, mesmo  malformados, depois de passarem para o sangue circulante, são capazes de transportar oxigênio normalmente, mas sua fragilidade faz com que tenham vida curta. Uma causa comum da insuficiência de maturação é a incapacidade para absorver vitamina B12 (cianocobalamina) no tubo gastrintestinal, especificamente no íleo. Isso ocorre  na anemia perniciosa ou megaloblástica, em que a anormalidade básica é a atrofia da mucosa gástrica, com as células parietais deixando de produzir as secreções gástricas normais, em especial o fator intrínseco de Castle.

A síntese de hemoglobina começa nos proeritroblastos e continua até alguns dias depois das células passarem à corrente sanguínea, após saírem da medula óssea.  Uma etapa importante é a formação do heme, que contém um átomo de ferro. Em seguida, cada molécula de heme combina-se a uma cadeia polipeptídica longa denominada globina, formando a cadeia hemoglobínica. Quatro cadeias hemoglobínicas, por sua vez, ligam-se frouxamente entre sí para formar a molécula total da hemoglobina.

Há quatro átomos de ferro em cada molécula de hemoglobina; cada um deles pode ligar-se a uma molécula de oxigênio, perfazendo o total de quatro moléculas ou oito átomos de oxigênio que cada molécula de hemoglobina pode transportar. A característica mais importante da molécula de hemoglobina é sua capacidade de combinar-se frouxa e reversivelmente com o oxigênio.

Depois de passarem da medula óssea para o sistema circulatório, as hemácias normalmente circulam por 120 dias, em média, e então são destruídas. Essa destruição pode ocorrer no baço ou através do rompimento das membranas plasmáticas enfraquecidas, quando da passagem por regiões estreitas na circulação. A hemoglobina liberada pelas células que se rompem é fagocitada quase que imediatamente por macrófagos em todo o corpo, particularmente por aqueles localizados no fígado (células de Kupffer). A seguir, os macrófagos liberam o ferro da hemoglobina de volta para o sangue, para a produção de novas hemácias. Uma parte da molécula de hemoglobina degradada é convertida no pigmento biliar bilirrubina.

O processo de formação da bilirrubina inicia-se com parte da hemoglobina transformando-se em biliverdina, que se transforma em bilirrubina não-conjugada ou indireta, que se liga à albumina e vai para o fígado. No fígado ocorre a conjugação ou ligação da bilirrubina indireta ao glicuronídeo formando glicuronato de bilirrubina também conhecido como bilirrubina conjugada ou direta.

A bilirrubina conjugada pode ser armazenada na vesícula biliar ou daí seguir para a ampola de Váter e para o duodeno, sendo eliminada com as fezes. As anemias significam deficiência de hemácias e podem ser causadas basicamente por perda demasiadamente rápida ou por produção excessivamente lenta de hemácias.  A anemia aplástica indica que a medula óssea não está funcionando, está em aplasia.

Ocorre por exemplo em pessoas expostas à radiação gama, como a produzida pelas bombas atômicas, podendo levar à destruição total da medula óssea e à morte. As anemias hemolíticas ocorrem devido à fragilidade das hemácias e geralmente são hereditárias. Um desses tipos de anemia é a falciforme. Na anemia falciforme, a hemácia possui a aparência de uma foice e não de um disco bicôncavo.

Um dos principais efeitos da anemia é o aumento do débito cardíaco. 

Os leucócitos são as unidades móveis do sistema protetor do organismo. Seis diferentes tipos são normalmente encontrados no sangue: os polimorfonucleares (neutrófilos, basófilos e eosinófilos), os monócitos, os linfócitos e os plasmócitos. Os leucócitos são produzidos na medula óssea e nos tecidos linfóides. As plaquetas são fragmentos de um sétimo tipo de leucócito produzido pela medula óssea, o megacariócito. Os leucócitos eliminam elementos estranhos ao organismo por um mecanismo de fagocitose.

Os linfócitos e plasmócitos funcionam principalmente em conexão com o sistema imune. Além das células comprometidas com a formação de hemácias, formam-se na medula óssea duas grandes linhagens de leucócitos – a mielocítica e a linfocítica. A presença dos leucócitos no sangue possibilita seu rápido transporte para as áreas do corpo onde se fizerem necessários.

Uma vez nos tecidos, os monócitos aumentam de tamanho transformando-se em macrófagos teciduais e sob esta forma podem viver e atacar invasores infecciosos durante meses ou anos, a menos que, ao realizarem a fagocitose, sejam destruídos como decorrência do processo. São principalmente os neutrófilos e os macrófagos que atacam e destroem invasores como bactérias, vírus e outros agentes nocivos. Os leucócitos deslocam-se pelos espaços teciduais por movimento amebóide e são atraídos por quimiotaxia para os tecidos inflamados.

As substâncias naturais do corpo têm revestimentos protéicos protetores que repelem os fagócitos. Por outro lado, as partículas estranhas e tecidos mortos frequentemente são desprovidos desses revestimentos protetores, o que os torna sujeitos à fagocitose. Muitas vezes os anticorpos aderem à membrana bacteriana facilitando a fagocitose num processo denominado opsonização. Depois de fagocitadas, as partículas, em sua maioria, são digeridas por enzimas intracelulares.

A combinação de monócitos, macrófagos móveis, macrófagos teciduais fixos e algumas células endoteliais especializadas presentes na medula óssea, no baço e nos linfonodos constitui o sistema dos monócitos e macrófagos, que é também frequentemente chamado de sistema reticuloendotelial, pois acreditava-se que os macrófagos originavam-se das células endoteliais. Quando ocorre lesão tecidual causada por bactérias, traumatismos, compostos químicos, calor ou qualquer outro fenômeno, os tecidos lesados liberam substâncias que causam drásticas alterações em si próprios.

Todo esse complexo de alterações teciduais é denominado inflamação. Um dos primeiros resultados da inflamação é o de encapsular a área lesada, separando-a dos demais tecidos. A intensidade do processo inflamatório é geralmente proporcional ao grau de lesão tecidual. Os macrófagos teciduais constituem a primeira linha de defesa contra infecções. A invasão da área inflamada por neutrófilos é a segunda linha de defesa. Dentro de algumas horas ocorre neutrofilia, caracterizada pelo aumento agudo dos neutrófilos no sangue. Uma segunda invasão do tecido inflamado por macrófagos constitui a terceira linha de defesa.

O aumento da produção de granulócitos e monócitos constitui a quarta linha de defesa. O controle da resposta dos macrófagos e neutrófilos na inflamação ocorre a partir de substâncias como o fator de necrose tumoral e a interleucina-1. Os eosinófilos normalmente constituem 2 a 3% de todos os leucócitos sanguíneos. Eles são fracos como fagócitos e apresentam pouca quimiotaxia. Por outro lado, os eosinófilos são usualmente produzidos em número muito elevado em pessoas com infestações parasitárias, migrando para os tecidos acometidos pelos parasitas. Embora os parasitas sejam, em maioria, grandes demais para serem fagocitados pelos eosinófilos, ainda assim os eosinófilos fixam-se aos parasitas e liberam substâncias que matam muitos deles.

Os eosinófilos também têm propensão especial a se acumular em tecidos em que ocorreram reações alérgicas, como os tecidos peribrônquicos de pessoas asmáticas, ou na pele após reações cutâneas alérgicas e assim por diante. Os basófilos são semelhantes aos mastócitos e, assim como os mastócitos, liberam heparina no sangue impedindo a coagulação e acelerando a remoção de partículas gordurosas após uma refeição rica em lipídios.

Ocasionalmente observa-se uma afecção clínica conhecida como leucopenia ou agranulocitose, na qual a medula óssea para de produzir leucócitos, deixando o corpo desprotegido contra bactérias e outros agentes infecciosos. As leucemias são divididas em dois tipos gerais: as leucemias linfogênicas e as leucemias mielogênicas. As leucemias linfogênicas são causadas pela descontrolada produção cancerosa de células linfóides, produção essa que usualmente se inicia num linfonodo ou num outro tecido linfogênico e subsequentemente se dissemina para outras áreas do corpo.

O segundo tipo de leucemia, a leucemia mielogênica, inicia-se pela produção cancerosa de células mielogênicas jovens na medula óssea e depois se dissemina para todo o corpo, de tal modo que os leucócitos passam a ser produzidos em muitos órgãos além da medula óssea.

Na leucemia, muito comumente, desenvolvem-se infecções, anemia grave e tendência hemorrágica ocasionada pela trombocitopenia. Esses efeitos decorrem principalmente da substituição da medula óssea normal por células leucêmicas não funcionais. Talvez o mais significativo efeito da leucemia sobre o organismo seja o consumo excessivo de substratos metabólicos pelas células cancerosas em crescimento.

VII - Metabolismo e Regulação da Temperatura - 5

5 – Balanço Dietético, Regulação da Alimentação, Obesidade e Vitaminas

A ingestão de alimentos deve ser suficiente para suprir as necessidades metabólicas do corpo. Uma ingestão execessiva é, primordialmente, causadora da obesidade.  O termo fome refere-se a um desejo por alimento e está associado a diversas sensações subjetivas. 

A saciedade é o oposto da fome. A estimulação do hipotálamo lateral faz um animal se alimentar vorazmente, enquanto a estimulação do núcleo ventromedial do hipotálamo produz saciedade completa, mesmo na presença de alimentos muito apetitosos. Por outro lado, a lesão destrutiva dos núcleos ventromediais produz exatamente o mesmo efeito da estimulação dos núcleos laterais do hipotálamo. As lesões dos núcleos laterais do hipotálamo causam ausência completa de desejo de alimento e inanição progressiva do animal.

Por conseguinte, podemos designar os núcleos laterais do hipotálamo como o centro da fome e os núcleos ventromediais do hipotálamo como o centro da saciedade. A mecânica da alimentação é toda controlada por centros situados na parte inferior do tronco encefálico. A função do centro da fome no hipotálamo é controlar a quantidade de alimento ingerido e excitar os centros inferiores para a atividade.

A região superior do hipotálamo também desempenha importante papel no controle da alimentação, sobretudo no controle do apetite (o termo apetite designa uma "fome" direcionada a alimentos específicos). Estes centros incluem especialmente a amígdala e algumas áreas corticais do sistema límbico, todas elas estreitamente acopladas ao hipotálamo. O efeito mais importante da destruição da amígdala em ambos os lados do cérebro é uma “cegueira psíquica” na escolha de alimentos.

Em outras palavras, o animal perde por completo, ou pelo menos parcialmente, o mecanismo de orientação do apetite sobre o tipo e a qualidade do alimento ingerido. O centro de alimentação no hipotálamo deve responder ao estado nutricional do corpo. Assim, um indivíduo que está desnutrido apresenta maior desejo alimentar, enquanto um indivíduo que está superalimentado geralmente não tem fome. A obesidade é obviamente causada pelo suprimento excessivo de energia em relação a seu consumo.

Quando o indivíduo já se tornou obeso, tudo o que é necessário para que permaneça obeso é que o suprimento de energia seja igual a seu consumo. 

Cerca de um terço da energia utilizada diariamente por uma pessoa normal destina-se à atividade muscular.

Dessa forma, pode-se afirmar que a obesidade quase sempre decorre da relação inadequada entre a ingestão de alimento e a insuficiente prática de exercício diário. Na maioria das pessoas obesas, ao contrário do que se podería esperar, a ingestão de alimento não diminui de forma automática quando o peso corporal ultrapassa a faixa da normalidade.  Por consequência, entende-se que a obesidade seja provocada por alguma anormalidade no mecanismo regulador da ingestão de alimento.

Pode resultar de fatores psicogênicos ou de verdadeiras anormalidades no próprio hipotálamo, sendo estes últimos transmissíveis por herança genética. 

A velocidade de formação de novas células adiposas é especialmente rápida nos primeiros anos de vida, e quanto maior o grau de ingestão alimentar e armazenamento sob a forma de gordura, maior o número de células adiposas. Depois da adolescência, o número de células adiposas permanece quase o mesmo durante todo o restante da vida. Por conseguinte, a alimentação excessiva em crianças predispõe à obesidade pelo resto da vida.

Entre os que se tornam obesos na meia-idade ou na idade avançada, o que ocorre é uma hipertrofia das células adiposas já existentes. Este tipo de obesidade é mais suscetível ao tratamento do que aquele que teve origem na infância e na préadolescência. 
Embora os tecidos utilizem preferencialmente os carboidratos como fonte para produção de energia, no lugar dos lipídios e das proteínas, a quantidade de carboidratos normalmente armazenada em todo o corpo é de apenas algumas centenas de gramas (principalmente na forma de glicogênio no fígado e músculos), podendo suprir a energia total necessária para o funcionamento do organismo durante apenas cerca de metade de um dia. Por conseguinte, somente após as primeiras horas de inanição, é que se inicia a depleção progressiva dos lipídios e das proteínas teciduais. 
  Uma vitamina é um composto orgânico necessário para o metabolismo do corpo. As vitaminas não são, entretanto, produzidas pelas células corporais. Quando faltam na dieta, as vitaminas podem provocar déficits metabólicos específicos. 
Os precursores da vitamina A são encontrados em abundância em muitos alimentos de origem vegetal. Tratam-se dos pigmentos carotenóides amarelos e vermelhos que, por terem estruturas químicas semelhantes à da vitamina A, podem ser convertidos nesta vitamina pelo corpo humano. No organismo, a vitamina A existe principalmente na forma de retinol.

A deficiência de vitamina A manifesta-se principalmente através da descamação de pele e queratinização da córnea podendo causar opacificação e cegueira, entretanto seu o excesso é tóxico.  A tiamina ou vitamina B1 atua nos sistemas metabólicos do organismo na descarboxilação do ácido pirúvico. Por consquência, a tiamina é especificamente necessária para o metabolismo final dos carboidratos e de muitos aminoácidos. A deficiência de tiamina pode causar alterações no sistema nervoso como a degeneração das bainhas de mielina, chegando a ponto de resultar em paralisia, enfraquecimento do músculo cardíaco com consequentes insuficiência cardíaca,  edema periférico e  ascite; a deficiência da B-1 leva também à problemas gástricos, anorexia, atonia gástrica e hipocloridria. A esse  conjunto de sintomas, principalmente os cardiovasculares, dá-se o nome de beribéri.

A niacina ou ácido nicotínico atua no organismo como coenzima na forma de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e fosfato de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADP) e sua deficiência pode causar múltiplos sintomas. A deficiência de riboflavina ou vitamina B2 provoca dermatite nas narinas e na boca e queratite da córnea com neoformação de pequenos vasos sanguíneos. A deficiência de vitamina B12 provoca anemia perniciosa, em que os eritrócitos não sofrem maturação adequada e são portanto rapidamente destruídos no sistema circulatório.

O ácido ascórbico é essencial para ao crescimento do tecido subcutâneo, cartilagem, osso e dentes. A deficiência de ácido ascórbico provoca escorbuto, caracterizado por lentidão na cicatrização de feridas, cessação do crescimento ósseo e fragilidade nas paredes dos vasos sanguíneos. A vitamina D aumenta a absorção de cálcio no trato gastrintestinal e ajuda a controlar a deposição de cálcio no osso. A ausência de vitamina E pode causar problemas relacionados à esterilidade. A vitamina K é necessária para a formação de fatores da coagulação sanguínea.

VII - Metabolismo e Regulação da Temperatura - 4

4 – Energética Celular - Metabolismo e Regulação da Temperatura Corporal

Os carboidratos, os lipídios e as proteínas são utilizados pelas células para sintetizar grandes quantidades de ATP, que por sua vez é usado como fonte de energia para as funções celulares. As principais funções das moléculas de ATP são fornecer energia para a síntese de substâncias celulares importantes, para a contração muscular, para o transporte ativo através das membranas para absorção pelo trato gastrintestinal ou pelos túbulos renais, para a formação de secreções glandulares e para o estabelecimento de gradientes de concentração iônica nos nervos, que por sua vez fornecem os potenciais necessários para a transmissão dos impulsos nervosos.

Apesar da suma importância do ATP na dinâmica de transferência de energia, essa substância não constitui o depósito mais abundante de ligações de fosfato de alta energia nas células. A fosfocreatina, que também contém ligações fosfato de alta energia, é várias vezes mais abundante. Ao contrário do ATP, a fosfocreatina não pode atuar como agente de acoplamento direto para transferência de energia entre os alimentos e os sistemas celulares funcionais.

Todavia, ela é capaz de transferir energia de modo intercambiável com o ATP. Quando quantidades adicionais de ATP estão disponíveis na célula, grande parte dessa energia é utilizada na síntese de fosfocreatina, formando assim um reservatório de energia. Quando o ATP começa a ser consumido, a energia existente na fosfocreatina é rapidamente transferida para a reconstituição de ATP e, a seguir, deste para os sistemas funcionais das células.

Este efeito mantém a concentração de ATP num nível quase máximo enquanto houver fosfocreatina no interior das células. Assim, podemos também denominar a fosfocreatina como um sistema “tampão” do ATP. A energia dos alimentos é quase sempre convertida em calor corporal, uma vez que o trabalho desenvolvido através do uso da energia gera calor. É o caso do calor produzido através do exercício muscular e do movimento cinético das moléculas através do sistema circulatório.

Por consequência, a medição do calor produzido pelo organismo constitui uma excelente maneira de estudar o metabolismo geral do corpo.  A caloria é a unidade empregada para esta finalidade.

Os principais fatores que afetam o metabolismo corporal são o exercício, o hormônio tireóideo tiroxina e a estimulação simpática. O metabolismo basal (em repouso, em jejum, sem fatores externos que induzam variação e até com temperatura do ar dentro de parâmetros controlados) funciona como referência para comparar as intensidades metabólicas entre indivíduos.

O nível de temperatura considerado normal varia entre 36,5 a 37 graus Celsius, embora cada pessoa deva ser avaliada em relação às temperaturas dos demais sistemas orgânicos. A pele, os tecidos subcutâneos e, sobretudo, a gordura dos tecidos subcutâneos constituem isolantes térmicos entre o organismo e o ambiente. Através do fluxo sanguíneo, ocorre constante transferência de calor do centro do corpo para a pele. Assim, a pele constitui, obviamente, um sistema “radiador” eficaz para o corpo.

Os principais processos pelos quais ocorre perda de calor da pele para o meio ambiente incluem a radiação, a condução, a convexão e a evaporação. A irradiação ocorre na forma de raios térmicos infravermelhos que são ondas eletromagnéticas que se irradiam da pele para o meio ambiente mais frio. Representa 60% da perda total de calor. A condução representa perda pequena e ocorre da superfície do corpo para objetos mais frios. A convexão ocorre a partir de correntes aéreas. A evaporação contribui com as perdas insensíveis de água através da pele e dos pulmões.

Quando o corpo torna-se superaquecido ocorre secreção de grandes quantidades de suor na superfície da pele pelas glândulas sudoríparas, a fim de produzir rápido esfriamento do corpo por evaporação. A estimulação da área pré-óptica na parte anterior do hipotálamo estimula a sudorese. Os impulsos provenientes desta área e que induzem a sudorese são transmitidos pelas vias autonômicas para a medula e, daí, através do sistema simpático, para as glândulas sudoríparas da pele de todo o corpo. Os sinais transmitidos pelas fibras nervosas simpáticas colinérgicas que enervam as células glandulares desencadeiam a secreção.

A temperatura do corpo é regulada quase totalmente por mecanismo nervoso de feedback, quase todo ele controlado por um centro termorregulador localizado no hipotálamo. Quando o corpo se torna superaquecido, o hipotálamo aumenta a velocidade de perda de calor através de dois mecanismos principais que são a evaporação através das glândulas sudoríparas e a inibição dos centros simpáticos no hipotálamo posterior, que normalmente provocam constrição dos vasos cutâneos; esta inibição permite a ocorrência de vasodilatação, com consequente e acentuado aumento na perda de calor pela pele.

Quando ocorre resfriamento do corpo, o hipotálamo posterior ativa via sinais simpáticos os vasos cutâneos e ocorre intensa vasoconstrição por todo o corpo. Os calafrios ou tremores podem aumentar a produção de calor em até cinco vezes o normal. 

O controle comportamental da temperatura corporal ocorre através da comunicação da área pré-óptica do hipotálamo com a área pré-central, transmitindo uma sensação psíquica de superaquecimento, o que faz o indivíduo procurar um ambiente mais frio.

Por outro lado, toda vez que o corpo se torna muito frio, o indivíduo faz ajustes ambientais apropriados para restabelecer a sensação de conforto.

Após secção da medula espinhal no pescoço, acima do nível em que os nervos simpáticos saem da medula, a regulação autonômica da temperatura corporal torna-se quase inexistente, visto que o hipotálamo não pode mais controlar o fluxo sanguíneo cutâneo ou o grau de sudorese do corpo. A febre, que significa uma temperatura corporal acima da faixa normal, pode ser provocada por anormalidades no próprio cérebro, por substâncias tóxicas que afetam os centros termorreguladores, por doenças bacterianas, por tumores cerebrais ou por desidratação.

Os pirógenos bacterianos elevam o ponto de ajuste do termostato hipotalâmico. A aspirina mostra-se especialmente eficaz para reduzir o ajuste hipotalâmico elevado em consequência de pirógenos, mas, entretanto, não produz redução de temperatura  corporal numa pessoa que esteja com a temperatura normal. (A aspirina funciona inibindo os efeitos dos subprodutos da reação à infecção bacteriana).

VII - Metabolismo e Regulação da Temperatura - 3

 3 – Metabolismo das Proteínas

        Cerca de três quartos dos sólidos corporais são formados por proteínas. As proteínas podem ser estruturais, enzimas, proteínas transportadoras de oxigênio, proteínas que causam a contração muscular e muitos outros tipos de proteínas. As propriedades químicas das proteínas são tão extensas que constituem grande parte de toda a bioquímica.
         Os principais componentes das proteínas são os aminoácidos, 20 dos quais estão presentes nas proteínas corporais em quantidades significativas. Destes 20 aminoácidos, metade são aminoácidos chamados de  essenciais, devido ao fato de não serem sintetizados pelo organismo.  A expressão essenciais refere-se a serem essenciais na dieta.   O uso do termo essencial não significa que os outros 10 aminoácidos não sejam igualmente essenciais para a formação de proteínas, mas a possibilidade de sua elaboração pelo corpo, faz com que não sejam obrigatórios na dieta.  Nas proteínas, os aminoácidos são agregados em longas cadeias por meio das denominadas ligações peptídicas. Na ligação peptídica, o radical amino de um aminoácido combina-se com o radical carboxila do outro aminoácido.
Ocorre a liberação de um íon hidrogênio do radical amino, enquanto uma hidroxila é liberada do radical carboxila; ambos combinam-se para formar uma molécula de água.  Muitas proteínas altamente complexas são fibrilares, sendo denominadas proteínas fibrosas. Os principais tipos de proteínas fibrosas são os colágenos, que constituem as proteínas estruturais básicas do tecido conjuntivo, tendões, cartilagem e osso; as elastinas, que formam as fibras elásticas dos tendões, artérias e tecido conjuntivo; as queratinas, proteínas estruturais do cabelo e das unhas; e a actina e a miosina, que são as proteínas que viabilizam a contração muscular.
         Absorvidos através do trato gastro intestinal, os aminoácidos são levados para as células, onde, sob a influência das enzimas celulares,  são conjugados em proteínas.
         Toda vez que a concentração plasmática de aminoácidos cai abaixo do nível normal, ocorre transporte de aminoácidos para fora das células a fim de corrigir essa deficiência  no plasma.   Simultaneamente, verifica-se a degradação de proteínas intracelulares em aminoácidos. Alguns tecidos corporais participam em maior grau do que outros no armazenamento de aminoácidos. O fígado, que é dotado de sistemas especiais para o processamento de aminoácidos, armazena grandes quantidades de proteínas adaptáveis às necessidades do organismo.  Os três tipos principais de proteínas presentes no plasma são a albumina, a globulina e o fibrinogênio.  A principal função da albumina é promover a pressão coloidosmótica no plasma que, por sua vez, impede a perda de líquidos plasmáticos dos capilares.     Entre as funções das globulinas, destaca-se a imunidade contra organismos invasores.
O fibrinogênio polimeriza-se durante a coagulação sanguínea, formando coágulos sanguíneos que ajudam a reparar vazamentos no sistema circulatório.  Praticamente todas as proteínas plasmáticas, albumina, fibrinogênio e metade das globulinas são formadas no fígado.   O restante das globulinas é sintetizado nos tecidos linfóides e na medula óssea.
Na ausência de total ingestão de proteínas, o organismo passa a  degradar aquelas que o constituem nos aminoácidos necessários ao seu metabolismo.

VII - Metabolismo e Regulação da Temperatura - 2

2 – Metabolismo dos Lipídios

Os lipídios incluem as gorduras neutras ou triglicerídeos, os fosfolipídios, o colesterol.  Os triglicerídios são utilizados no organismo principalmente para o fornecimento de energia para os processos metabólicos, função compartilhada pelos carboidratos. Os lipídios são utilizados em todo o corpo para formar as membranas das células e desempenhar outras funções intracelulares.

Quase todas as gorduras da dieta são absorvidas via linfa intestinal sob a forma de quilomícrons. Em seguida, os quilomícrons são transportados até o ducto torácico e lançados no sangue venoso, na junção das veias jugular e subclávia. Esses quilomícrons são removidos do plasma dentro de aproximadamente uma hora, quando a maior parte do sangue tiver passado pelos capilares do fígado, bem como do tecido adiposo. As membranas das células adiposas contém grandes quantidades da enzima denominada lipoproteína lipase. Esta enzima hidrolisa os triglicerídios dos quilomícrons em ácidos graxos e glicerol. Os ácidos graxos, por serem altamente miscíveis nas membranas celulares, difundem-se imediatamente para o interior das células adiposas. Uma vez no interior destas células, eles são ressintetizados em triglicerídios e irão constituir o novo glicerol a ser fornecido aos processos metabólicos pelas  células adiposas. Quando os lipídios armazenados nas células adiposas precisam ser utilizados em outras partes do corpo, geralmente para fornecer energia, devem ser inicialmente transportados para outros tecidos.

Este transporte é feito quase totalmente sob a forma de ácidos graxos livres, resultantes da hidrólise dos triglicerídios armazenados nas células adiposas, produzindo novamente ácidos graxos e glicerol. Ao sair das células adiposas, os ácidos graxos se ionizam fortemente no plasma e combinam-se de imediato com a albumina através de uma ligação frouxa, sendo liberados nas regiões onde houver necessidade. No estado pós-absortivo, quando não há quilomícrons no sangue, mais de 95% de todos os lipídios no plasma encontram-se na forma de lipoproteínas, que são partículas muito menores que os quilomícrons, porém de composição semelhante, contendo misturas de triglicerídios, fosfolipídios, colesterol e proteína.

Os quilomícrons possuem tanto lipídios quanto lipoproteínas em seu interior. As lipoproteínas são divididas em três classes principais: (1) as lipoproteínas de densidade muito baixa ou VLDL, que contêm altas concentrações de triglicerídios e concentrações moderadas de fosfolipídios e colesterol; (2) as lipoproteínas de baixa densidade ou LDL, que contêm relativamente poucos triglicerídios, mas porcentagem muito alta de colesterol; e (3) as lipoproteínas de alta densidade ou HDL, que contêm cerca de 50% de proteína, com concentrações menores de lipídios. As lipoproteínas são formadas quase totalmente no fígado,  sendo  fato que a maior parte de fosfolipídios, do colesterol e triglicerídios do plasma (à exceção daqueles existentes nos quilomícrons) são sintetizados no fígado.

A principal função das lipoproteínas do plasma é a de transportar seus tipos especiais de lipídios por todo o corpo. Os triglicerídios são sintetizados principalmente a partir dos carboidratos no fígado, sendo transportados nas VLDL para o tecido adiposo e outros tecidos periféricos. As LDL são os resíduos das VLDL após liberação da maior parte dos triglicerídios no tecido adiposo. Por sua vez, as HDL transportam o colesterol dos tecidos periféricos para o fígado; por conseguinte, este tipo de lipoproteína desempenha papel muito importante na prevenção do desenvolvimento da aterosclerose.

A gordura é armazenada em grandes quantidades em dois tecidos importantes do corpo, o tecido adiposo e o fígado. A principal função do tecido adiposo é o armazenamento dos triglicerídios até que eles sejam necessários ao suprimento de energia em outras partes do corpo. Uma função subsidiária é o isolamento térmico. As principais funções do fígado no metabolismo dos lipídios são: (1) degradar os ácidos graxos em compostos pequenos para o suprimento de energia; (2) sintetizar triglicerídios a partir dos carboidratos e, em menor grau, das proteínas; e (3) sintetizar outros lipídios a partir dos ácidos graxos. A degradação e a oxidação dos ácidos graxos ocorre nas mitocôndrias para formar grandes quantidades de ATP. Toda vez que o organismo recebe uma quantidade maior de carboidratos do que a que será utilizada imediatamente ou armazenada sob a forma de glicogênio, o excesso é rapidamente convertido em triglicerídios e, a seguir, armazenado nesta forma no tecido adiposo.

A maior parte da síntese de triglicerídios ocorre no fígado, porém uma diminuta quantidade também ocorre nas células adiposas. Os triglicerídios formados no fígado são, em sua maior parte, transportados pelas VLDL até as células adiposas, para serem armazenados até que haja necessidade de energia. Muitos aminoácidos podem ser convertidos em acetil Co-A e esta pode ser convertida em triglicerídios. A estimulação simpática liberadora de adrenalina favorece a degradação de lipídios para obtenção de energia.

O estresse estimula a liberação de corticotropina pela hipófise anterior, que por sua vez estimula o córtex supra-renal a secretar quantidades excessivas de glicocorticóides (principalmente cortisol) estimulando a degradação de lipídios e produção de energia.

A aterosclerose é sobretudo uma doença das grandes artérias, caracterizada pelo aparecimento de depósitos lipídicos, denominados placas ateromatosas, nas camadas internas das artérias. Estas placas contêm quantidade especialmente grande de colesterol.

Num estágio mais avançado da doença, os fibroblastos infiltram-se nas áreas em degeneração e provocam esclerose progressiva das artérias. Além disso, ocorre quase sempre precipitação de cálcio com os lipídios, formando placas calcificadas. O termo aterosclerose significa endurecimento das artérias. As placas ateromatosas quase sempre se rompem na íntima e se projetam no sangue que flui pela artéria; a aspereza de sua superfície provoca a formação de coágulos sanguíneos, com consequente formação de trombos que, em movimento, transformam-se em êmbolos.

Quase metade de todos os seres humanos morre em consequência de alguma complicação de aterosclerose, cerca de dois terços dessas mortes são provocados por trombose de uma ou mais artérias coronárias, e, um terço restante, por trombose ou hemorragia de vasos em outros órgãos do corpo – especialmente o cérebro, rins, fígado, trato gastrintestinal e membros.

As HDL constituem uma entidade altamente distinta das VLDL e LDL. Elas também são formadas principalmente pelo fígado, mas têm a capacidade de remover o colesterol dos tecidos.  Sabe-se que pessoas com níveis sanguíneos elevados de HDL têm menos probabilidade de desenvolver aterosclerose.

VII - Metabolismo e Regulação da Temperatura - 1

1 – Metabolismo dos Carboidratos e Formação do Trifosfato de Adenosina

Grande parte das reações químicas do organismo tem por objetivo tornar a energia dos alimentos disponível para os diversos sistemas fisiológicos das células. A substância trifosfato de adenosina  (ATP) desempenha papel-chave ao tornar a energia dos alimentos disponível para todos estes processos. A molécula de ATP possui três radicais fosfato unidos a uma  molécula de adenosina. A energia está acumulada nas ligações entre os fosfatos.

Após a perda de um radical fosfato do ATP, o composto transforma-se em difosfato de adenosina (ADP), e após a perda do segundo radical fosfato, o composto resultante é o monofosfato de adenosina (AMP). O alimento nas células é gradualmente oxidado e a energia liberada é utilizada para formar de novo o ATP, mantendo sempre um suprimento desta substância.

O ATP é quase sempre conhecido como a moeda corrente energética do organismo, que ele pode repetidamente ganhar e gastar. Os produtos finais da digestão dos carboidratos no trato alimentar consistem, quase exclusivamente, de glicose, frutose e galactose, sendo a glicose o mais significativo deles. Esses três monossacarídeos são absorvidos pelo sangue pelo sistema  porta e, do fígado, são transportados para todas as partes do corpo pelo sistema circulatório.

Os monossacarídeos atravessam a membrana das células por difusão facilitada, não se caracterizando em transporte ativo. A velocidade de transporte da glicose através da membrana celular é acentuadamente aumentada pela insulina, produzida pelas células beta das ilhotas de Langerhans do pâncreas. Imediatamente após penetrar nas células hepáticas, a glicose, sob ação da enzima glicoquinase, é transformada em glicose 6-fosfato. No restante do organismo, essa transformação também ocorre, sendo a enzima desencadeadora do processo a hexoquinase. Essas reações envolvem gasto de ATP.

(Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples. Apresentam de 3 a 7 carbonos em sua estrutura, havendo uma proporção entre esses átomos e os átomos de hidrogênio, obedecendo uma fórmula geral, onde há um carbono para cada dois hidrogênios e um oxigênio: Cn(H2O)n. Se um monossacrídeo tiver 4 átomos de carbono, ele terá 8 átomos de hidrogênio e 4 átomos de oxigênio.
Os monossacarídeos recebem o sufixo –ose, precedida pelo numero de carbonos que contém em sua fórmula.)

Nas células hepáticas os demais monossacarídeos são convertidos em glicose na sua quase totalidade. Após ser absorvida nas células do organismo, a glicose pode ser utilizada imediatamente como fonte de energia ou então pode ser armazenada na forma de glicogênio no fígado e nos músculos. O processo de formação de glicogênio denomina-se glicogênese. A glicogenólise refere-se à degradação do glicogênio armazenado nas células para a formação de nova glicose.

 Em resposta à sinalização simpática, a norepinefrina  liberada pela supra-renal estimula a glicogenólise, tornando a glicose disponível para o metabolismo rápido. 

  O glucagon é um hormônio secretado pelas células alfa do pâncreas, quando o nível de glicemia cai. Seu efeito é o de mobilizar glicose do fígado para o sangue, elevando o nível glicêmico para o normal.

  O meio mais importante de liberação de energia da molécula de glicose é o processo da glicólise, na qual uma molécula de glicose forma duas de ácido pirúvico. Apesar das numerosas reações químicas que ocorrem na série glicolítica, são formados apenas 2 mols de ATP para cada mol de glicose utilizada. O estágio seguinte é a conversão das duas moléculas de ácido pirúvico em duas moléculas de Acetil Coenzima.

A próxima etapa na degradação da glicose é o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Trata-se de uma seqüência de reações químicas que ocorrem na matriz mitocondrial, em que são utilizadas enormes quantidades de energia para produzir ATP. No ciclo de Krebs são liberados vários íons hidrogênio, que se combinam com o NAD para formar NADH. Em seguida, o NADH libera hidrogênio e se transforma novamente em NAD. 

(NAD é o acrónimo (do inglês Nicotinamide adenine dinucleotide) de nicotinamida adenina dinucleotídeo, difosfopiridina nucleotídeo ou ainda dinucleótido de nicotinamida-adenina. É uma coenzima que apresenta dois estados de oxidação: NAD+ (oxidado) e NADH (reduzido). A forma NADH é obtida pela redução do NAD+ com dois elétron e aceitação de um próton (H+).

Quimicamente, é um composto orgânico (a forma ativa da coenzima B3) encontrado nas células de todos os seres vivos, usado como "transportador de eletrons" nas reações metabólicas deoxi-redução, tendo um papel preponderante na produção de energia para a célula.

Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação oxidativa.)

Durante essas alterações, os elétrons que são removidos dos átomos de hidrogênio, produzindo sua ionização, entram imediatamente numa cadeia de transporte de elétrons na membrana interna da mitocôndria.

A etapa final da fosforilação oxidativa é a conversão do ADP em ATP. Durante a glicólise são formadas duas moléculas de ATP, durante o ciclo de Krebs duas moléculas e durante a fosforilação oxidativa são formadas trinta e quatro moléculas de ATP. Em certas ocasiões, o oxigênio torna-se insuficiente ou não está disponível, de modo que a oxidação celular da glicose não pode ocorrer.

Todavia, mesmo nestas condições, uma pequena quantidade de energia ainda pode ser liberada para as células pela glicólise, uma vez que as reações químicas durante a degradação glicolítica da glicose a ácido pirúvico não necessitam de oxigênio. Infelizmente, este processo desperdiça uma grande quantidade de glicose. A formação do ácido lático durante a glicólise anaeróbica permite a liberação de energia anaeróbica adicional.

Em condições anaeróbicas, a maior parte do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que se difunde rapidamente das células para os líquidos extracelulares e para o interior de outras células. Embora praticamente todos os carboidratos utilizados pelos músculos sejam degradados a ácido pirúvico pela glicólise e, em seguida, convertidos em dióxido de carbono e átomos de hidrogênio pelo ciclo do ácido cítrico, este esquema glicolítico e do ácido cítrico não constitui o único meio pelo qual a glicose pode ser degradada para fornecer energia.

Existe um segundo esquema importante para a degradação da glicose, denominado via das pentoses. A via das pentoses é especialmente importante no fornecimento de energia e de alguns dos substratos para a conversão dos carboidratos em gordura. Quando as reservas corporais de carboidratos diminuem abaixo do normal, pode-se verificar a formação de glicose a partir dos aminoácidos e dos lipídios, num processo denominado gliconeogênese. A diminuição dos carboidratos nas células e a redução da glicemia constituem os estímulos básicos que causam o aumento da gliconeogênese.

A liberação de glicocorticóides pelo córtex supra-renal constitui um dos meios mais importantes de estimulo à gliconeogênese. O nível normal da glicemia oscila em torno de 90 a 110 mg por ml de sangue e está intimamente relacionado com os níveis de insulina e  glucagon.

VI - Fisiologia Renal - 5

5 – Doença Renal

    A doença renal pode ser classificada em cinco categorias fisiológicas diferentes: (1) insuficiência renal aguda, em que os rins cessam de funcionar por completo ou quase totalmente, (2) insuficiência renal crônica, quando ocorre destruição progressiva dos néfrons até chegar ao estágio em que os rins simplesmente se tornam incapazes de desempenhar todas as funções necessárias, (3) doença renal hipertensiva, em que as lesões vasculares ou  glomerulares provocam hipertensão, mas não insuficiência

renal, (4) síndrome nefrótica, em que os glomérulos se tornam mais permeáveis do que o normal, com a conseqüente perda de grandes quantidades de proteínas pela urina, e (5) anormalidades tubulares específicas, que resultam em reabsorção anormal ou falta de reabsorção de certas substâncias pelos túbulos.

Vejamos em com mais detalhes as duas primeiras categorias:

Insuficiência Renal Aguda: A insuficiência renal aguda pode resultar da diminuição do suprimento sanguíneo para os rins, em consequência de insuficiência cardíaca com redução do débito cardíaco ou em condições associadas à hemorragia grave. A insuficiência renal aguda intra-renal resulta de anormalidades no próprio rim, incluindo as que afetam os vasos sanguíneos, glomérulos ou túbulos.

A glomerulonefrite aguda é um tipo de insuficiência renal aguda intra-renal, e é geralmente provocada por uma reação imune anormal que lesa os glomérulos. A insuficiência renal aguda pós-renal é causada pela obstrução do sistema coletor urinário em qualquer ponto, desde os cálices até a saída da bexiga.

Uma das causas mais frequentes de obstrução do trato urinário fora dos rins é a formação de cálculos renais produzidos pela precipitação de cálcio, urato ou cistina.

Insuficiência Renal Crônica: A insuficiência renal crônica resulta da perda irreversível na função de um grande número de néfrons. Em geral, pode ocorrer em conseqüência de distúrbios dos vasos sanguíneos, glomérulos, túbulos, interstício renal e trato urinário inferior.

Em muitos casos, a insuficiência renal crônica pode evoluir para insuficiência renal terminal, na qual o indivíduo necessita de tratamento com rim artificial ou transplante de rim natural para sobreviver. Recentemente, o diabetes mellitus e a hipertensão passaram a ser reconhecidos como as principais causas de insuficiência renal crônica. A perda de néfrons funcionais exige que os néfrons remanescentes excretem mais água e solutos.

Os principais efeitos da insuficiência renal incluem: edema generalizado decorrente da retenção de água e sal, acidose resultante da incapacidade de os rins eliminarem ácidos anormais, concentração elevada de nitrogênio não-protéico – sobretudo uréia, creatinina e ácido úrico – em decorrência da incapacidade de excreção destes metabólicos finais das proteínas. Esta condição é globalmente denominada de uremia, devido à elevada concentração de ureia nos líquidos corporais. Pacientes com insuficiência renal crônica quase sempre desenvolvem anemia, provocada pela diminuição da secreção de eritropoetina, estimulante da medula óssea para produção de hemácias.