3 – Explique a secreção gástrica e pancreática

Secreção gástrica – o estômago secreta entre 1 a 2 litros de fluído por dia, conhecido por suco gástrico, rico em ácido clorídrico. Além disso, possui também secreção enzimática e hormonal, o que confere ao órgão funções exócrina e endócrina. Para entender seus mecanismos de secreção, é fundamental conhecer seus principais componentes celulares – célula mucosa superficial, célula mucosa do pescoço, célula regenerativa, célula parietal (ou oxíntica), célula principal, células enteroendócrinas.

A secreção estomacal inicia-se através reflexo vagal da fase cefálica da digestão na qual a estimulação parassimpática (ACh) inicia o processo secretório. A chegada do bolo alimentar e distensão estomacal também estimula a secreção através de reflexos curtos que constituem a fase gástrica da digestão. Suas secreções são constituídas por:

Ácido clorídrico (HCL) – é responsável pelo pH ácido estomacal próximo a 1-2, possuindo importante função bactericida. É secretado pelas células parietais das glândulas gástricas do corpo do estômago.

Pepsinogênio – é produzido pelas células principais em sua forma inativa. O pH < 3 do estômago é responsável por sua ativação em pepsina, cuja função enzimática consiste na digestão proteica através da hidrolisação de ligações no interior das cadeias polipeptídicas.

Lipase gástrica – produzida pelas células principais. Hidrolisa triacilgliceróis em meio ácido.

Muco – dois tipos de muco são produzidos. Um secretado pelas células superficiais, forma o “muco insolúvel ou visível”, cuja função é reter o HCO3- secretado por essas mesmas células e revestir a barreira mucosa gástrica, formando uma “capa” de proteção. O segundo tipo é secretado pelas células do pescoço das glândulas gástricas, forma o muco solúvel, e sua função é revestir os alimentos e proteger mecanicamente a mucosa gástrica.

HCO3- - secretado pelas células superficiais mucosas. Ele fica retido no muco insolúvel revestindo diretamente a mucosa estomacal, protegendo-a contra “autodigestão” pelo HCl.

Gastrina – hormônio produzido pelas células G das glândulas gástricas. Sua principal função é estimular diretamente as células parietais a produzirem HCl. Além de possuir efeito trófico sobre a mucosa gástrica.

Somatostatina – é secretada sob duas formas, dependendo de sua origem. Sua função comum é inibir a secreção de HCl.

Histamina – secretada pelas células enterocromafins. Estimula diretamente as células parietais a produzirem HCl através dos receptores H2 – importante alvo terapêutico farmacológico. Por exemplo, ranitidina.

Fator intrínseco (FI) – produzido pelas células parietais. Sua produção é condição necessária para absorção de vitamina B12 no íleo distal. É considerado como função essencial do estômago. Por exemplo: em casos de gastrite atrófica, a ausência do fator intrínseco leva ao desenvolvimento de anemia megaloblástica e alterações neurológicas.

Secreção pancreática – O pâncreas é uma glândula túbulo-acinar com secreção endócrina e exócrina. Sua secreção endócrina é realizada nas ilhotas de Langerhans, compostas pelas células betas que produzem insulina e células alfa que produzem glucagon. Esses hormônios regulam o metabolismo celular, sendo o primeiro hipoglicemiante e o segundo hiperglicemiante. Eles também afetam a secreção exócrina do pâncreas por mecanismos ainda não completamente elucidados.

A secreção exócrina do pâncreas é realizada nos ácinos pancreáticos e está envolvida diretamente com funções digestivas. Essas secreções exócrinas são isotônicas em relação ao plasma. Podemos dividi-las em dois tipos, embora sejam secretadas continuamente. O primeiro tipo é o componente protéico ou enzimático, que é de pequeno volume e é secretado pelas células acinares. Ele possui concentrações iônicas e tonicidade semelhantes ao plasma. Já o segundo tipo de secreção é dito primário ou acinar. Ele também é secretado pelas células acinares, contudo, sua composição é alterada por células epiteliais presentes nos túbulos excretores. A secreção primária ou acinar corresponde a secreção aquosa do pâncreas e sua composição eletrolítica é determinada pelas células epiteliais dos ductos, sendo liberado cerca de 1L dessa secreção por dia.

Os dois tipos de secreções exócrinas pancreáticas são lançadas no duodeno do intestino delgado através do ducto pancreático que se une ao ducto colédoco proveniente da vesícula biliar, abrindo-se no duodeno do intestino delgado através de uma estrutura conhecida como papila principal do duodeno (de Vater).

O componente protéico do pâncreas é composto por enzimas ativas e pró-enzimas, entre elas podemos destacar:

Tripsinogênio, quimiotripsinogênio e pró-elastases – todas essas substâncias são liberadas na forma de pró-enzimas que, quanto ativadas, possuem função de endopeptidases. Ou seja, todas elas vão quebrar cadeias peptídicas interiormente e não em suas extremidades. Assim, elas produzem peptídeos menores, mas não são responsáveis por gerar diretamente aminoácidos livres.

Pro-carboxipeptidades – também é liberada na forma de uma pró-enzima. Todos os tipos de carboxipeptidadeses, quando ativadas, atuam como exopeptidases, hidrolisando as terminações COOH dos oligopeptídeos produzidos pelas endopeptidases. Assim, elas são responsáveis por liberar aminoácidos livres que são absorvidos pelas células intestinais.

Inicialmente, nós precisamos que o tripsinogênio seja convertido e ativado em tripsina através da enzima enteropeptidase presentes na borda em escova dos enterócitos do intestino delgado. Após ser ativada, a tripsina possui um efeito autocatalítico sobre ela, potencializando a sua ativação. Além de ativar as outras peptidases pancreáticas citadas acima.

Além dessas enzimas, o suco enzimático produzido pelo pâncreas e liberado no intestino delgado também é composto por:

Ribonuclease e desoxirribonuclease – hidrolisam, respectivamente, o ácido ribonucléico e o desoxirribonucléico a frações menores (nucleotídeos).

Alfa-amilase pancreática – essa enzima é semelhante a amilase salivar quanto ao catabolismo de carboidratos. Ela atua com uma endoamilase, clivando ligações glicosídicas alfa[1-4] no interior das cadeias polissacarídicas e produzindo, também, maltose, maltotriose e alfa-limite dextrinas.

Lipase pancreática e colesterol-éster-hidrolase – essas enzimas atuam sobre o catabolismo de lipídeos, gerando a produção de glicerol, ácidos graxos livres, diacilgliceróis e colesterol.

Fosfolipase tipo A2 – são lançadas no duodeno como pró-enzimas atuando sobre a hidrolise de lisofosfolipídeos.

Colipases – não possuem ação enzimática, contudo atuam como cofatores para a ativação da lípase pancreática.

Proteína inibidora da tripsina – previne a ativação da tripsina e das demais enzimas proteolíticas no interior do tecido pancreático.

Proteína GP2 – essa enzima possui um grupo glicosil-fosfatidilinositol ligado ao N terminal. Sua função não está totalmente esclarecida. Acredita-se que ela esteja relacionada ao processo de regulação da endocitose no ácino pancreático.

Listatina – parece previnir a formação de cálculos. Ela forma, juntamente com a proteína GP2, agregados que se ligam e degradam plugs protéicos responsáveis por causar a obstrução da luz dos ácinos pancreáticos em pacientes com fibrose cística e pancreatite aguda.

Proteína associada a pancreatite – é secretada em níveis baixos em situações normais. Contudo, sua produção aumenta em grande quantidade em situações de pancreatite, estabelecendo-se a hipótese de que ela possui função bacteriostática na prevenção de infecções bacterianas nesses casos.

Toda essa secreção enzimática realizada pelas células acinares é estimulada principalmente pelo hormônio colecistocinina (CCK) liberado pelas células I da mucosa duodenal, em resposta a presença de produtos da hidrólise lipídica, polipeptídeos e aminoácidos. Esse hormônio se liga aos receptores CKKa das células acinares pancreáticas.

Em relação a secreção aquosa do pâncreas, ela é composta principalmente por HCO3-, responsável por neutralizar o pH do quimo proveniente do estômago. Essa secreção apresenta concentrações elevadas de HCO3-, K+, Na+ e Cl-. A concentração de HCO3- nessa secreção chega a atingir valores de 120 a 140 mEq/L, o que corresponde a cerca de 5 vezes ou mais a concentração plasmática de bicarbonato. Esse tipo de secreção é estimulado fundamentalmente pelo hormônio secretina produzido pelas células S do duodeno em resposta a uma redução do pH duodenal, que é gerada assim que o quimo proveniente do estômago chega nesse compartimento.

2 – Explique o fluxo de ar nas vias aéreas na ventilação dos alvéolos.

O ar entra no trato respiratório superior através da boca e do nariz, passando pela faringe (em comum com o sistema digestório), depois laringe chegando a traqueia. O mecanismo base que origina o fluxo aéreo consiste nos movimentos do músculo diafragma na cavidade torácica. O processo de inspiração é ativo e depende diretamente da contração do diafragma. Quando indivíduo inspira, o diafragma contrai e retrai inferiormente. Isso faz com que o volume da cavidade torácica expanda, diminuindo sua pressão interna. Consequentemente, o ar ambiente (a uma pressão maior) entra na via respiratória. Já a expiração normalmente é um processo passivo. Nela o diafragma relaxa e volta a sua posição inicial, diminuindo o volume da cavidade torácica. Isso faz com que a pressão interna aumente, tornando-se maior que a ambiente, e expulse o ar para fora dos pulmões (Lei de Boyle – a uma temperatura constante, volume e pressão são inversamente proporcionais).

Estabelecido o fluxo aéreo, o ar entra na árvore respiratória. A traqueia ramifica-se em brônquios principais direito e esquerdo os quais por sua vez se dividem em brônquios lobares e segmentares. Essa ramificação continua a jusante, originando os bronquíolos terminais, os quais são as menores vias aéreas sem alvéolos. Todas essas vias constituem a via aérea condutora, cuja função é apenas conduzir o ar para as regiões de troca gasosa. Ela constitui o espaço morto anatômico (Assim, é importante lembrar que nem todo o ar inspirado chega aos alvéolos, uma parte deles fica contido no espaço morto anatômico).

Os bronquíolos terminais dividem-se em bronquíolos respiratórios, que ocasionalmente possuem alvéolos em suas paredes (zona de transição). A partir deles, é formado os ductos alveolares (inteiramente revestidos com alvéolos) e por último os sacos alveolares. Os ductos, os alvéolos e os bronquíolos terminais com alvéolos constituem a zona respiratória do pulmão, onde ocorrem de fato as trocas gasosas.

Da traqueia até os alvéolos, o fluxo pulmonar varia conforme as ramificações, variações de calibre e superfícies irregulares da parede pulmonar. Normalmente, em vias aéreas pequenas e distais o fluxo de ar é laminar. Já nas vias aéreas de grande calibre, por exemplo traqueia, pode ocorrer turbulência do ar, formando o fluxo turbilhonar (nessa região que se encontra a maior resistência à passagem do ar). Na maior parte da árvore brônquica o fluxo tem característica transicional.

4 – Explique a hemodinâmica glomerular e os mecanismos de reabsorção e secreção tubulares no processo de formação da urina.

Aproximadamente 22% do débito cardíaco é direcionado para os rins, sendo conduzido até eles através das artérias renais. Esse volume é conhecido como fluxo sanguíneo renal – total de sangue que chega aos rins. Dele, apenas 20% vai sofrer o processo de filtração glomerular. O restante é desviado da arteríola eferente para os capilares peritubulares.

Atingindo os glomérulos, o processo de filtração depende da seletividade da barreira de filtração glomerular. Essa barreira é composta pelos endotélios fenestrados dos capilares envolvidos pelos podócitos. As membranas basais dessas duas células possuem glicoproteínas negativamente carregadas, logo a prioridade de passagem é: positivo > 0 (neutro) > negativo – seleção baseada na carga. Já a outra forma de seletividade consiste no tamanho das moléculas. Embora seja fenestrado, em condições normais, o endotélio não permite a passagem de células brancas, hemácias e plaquetas.

Após filtrado, todos os processos de absorção e secreção celular ocorrem de maneira passiva, ativo primário ou ativo secundário. Os meios para que isso ocorra podem ser paracelular ou transcelular. Esse último, ocorre através de canais iônicos, transportadores uniporte, simporte ou antiporte.

O líquido filtrado que adentra a cápsula de bowman possui osmoralidade e composição semelhante ao plasma (excetuando-se a composição celular e grandes proteínas). Inicialmente, ele é conduzido até o túbulo contorcido proximal (TCP). Nessa região temos a absorção isosmótica de água e solutos. As principais trocas que ocorrem no TCP são: trocador antiporte Na+/H+ (NHE3) – alvo de diuréticos inibidores da anidrase carbônica; reabsorção simporte de Na+ e glicose (SGLT2); aminoácidos, fosfato, lactato e bicarbornato também são absorvidos juntos com o sódio – o bicarbonato é o principal ânion absorvido nessa região; reabsorção de sódio com cloreto via paracelular e transcelular; reabsorção de água; reabsorção de proteínas intactas e parcialmente degradadas; secreção de ânions e cátions.

Do TCP, a fluído é deslocado à alça de Henle. O ramo descendente da alça de Henle não reabsorve sódio e cloreto significantemente. Mas é bastante permeável a reabsorção de água. Já os ramos ascendentes da alça de Henle (fino e grosso) reabsorvem sódio e cloreto, mas pouquíssima água (são praticamente impermeáveis a água). No ramo ascendente fino da alça de Henle a reabsorção de sódium e cloreto ocorre de maneira passiva. Já no ramo ascendente grosso da alça de Henle essa reabsorção é ativa. O principal transportador do ramo ascendente grosso é o Na+/K+/2Cl- (reabsorve um sódio, dois cloretos e um potássio). Esse transportador é um alvo terapêutico muito importante para os diuréticos de alça (Exemplo: furosemida e torasemida). Nessa região também ocorre transporte de sódio e íons pela via paracelular. Logo, ao final da alça de Henle como um todo, sódio e cloreto são reabsorvidos em maior proporção ao ser comparado com a água.

Após a alça de Henle, o filtrado chega no túbulo contorcido distal (TCD). O segmento proximal desse túbulo é impermeável à água. O principal transportador dessa região é o simporte Na+/Cl- (alvo terapêutico dos diuréticos tiazídicos). Já o segmento distal desse túbulo e o ducto coletor são conhecidos em conjunto como néfron distal. Nessa região, encontramos dois tipos principais de células: células principais (aproximadamente 70% das células) e intercaladas. Células principais possuem como função primordial a reabsorção de sódio através dos canais ENaCs (estimulado pela aldosterona) e reabsorção de água através da expressão regulada de aquaporinas (estimulada pelo ADH). Já as células intercaladas estão envolvidas na regulação do equilíbrio ácido base. Células intercaladas do tipo alfa atuam na secreção de hidrogênio para o lúmem e células intercaladas do tipo beta secretam bicarbonato para o lúmem e simultaneamente transporta hidrogênio para o interstício.

Após todo esse processo, aproximadamente menos de 1% de tudo aquilo que foi filtrado é excretado para o meio externo.

1 – Explique como uma insuficiência valvar mitral pode afetar as trocas alvéolo-capilares.

A insuficiência mitral consiste no fechamento incompleto da valva mitral com refluxo de sangue para o átrio esquerdo durante a sístole ventricular. Essa condição crônica faz com que a pressão no átrio esquerdo fique aumentada patologicamente. Assim, pelo princípio de Pascal, a pressão aumentada no átrio esquerdo propaga-se igualmente a veia pulmonar e, por conseguinte, a rede capilar pulmonar. O aumento de pressão na rede capilar pulmonar prejudica o fluxo sanguíneo e faz com que o plasma extravase para o espaço intersticial, causando congestão pulmonar com edema intersticial. O preenchimento do interstício com líquido prejudica as trocas pulmonares, aumentando a distância de difusão. Embora a pressão arterial de CO2 possa ser normal, devido à alta solubilidade desse gás na água, a principal troca afetada é a de O2. Logo, devido sua menor solubilidade na água, a troca de O2 entre os alvéolos e capilares torna-se prejudicada. Consequentemente, o indivíduo absorve menos O2. Assim, temos um quadro clínico exteriorizado por dispneia intensa, uso de musculatura acessória, estertores crepitantes, expectoração espumosa de cor rósea.

5 – O automatismo do nodo sinoatrial depende de características eletrofisiológicas peculiares desse tecido cardíaco. Considerando as condutâncias iônicas, explique o automatismo cardíaco.

O nó sinoatrial (também conhecido como sinusal) consiste em células musculares cardíacas diferenciadas que se localizam na parede posterolateral superior do átrio direito, imediatamente abaixo e pouco lateral à abertura da veia cava superior. Esse conjunto celular se conecta diretamente às fibras musculares atriais. Logo, qualquer alteração elétrica que ocorre nele é transmitida imediatamente para parede do músculo atrial.

Para entender o mecanismo de auto excitação é necessário inicialmente compreender a polaridade da sua membrana e sua condutância iônica comparados às células musculares estriadas cardíacas.

O “potencial de repouso” de sua membrana tem negatividade de -55 a -60 milivolts, diferentemente das fibras musculares ventriculares cujo potencial de repouso da membrana varia entre -85 a -90 milivolts. Essa menor negatividade se deve ao fato de que as membranas das células do nodo sinusal são mais permeáveis ao cálcio e ao sódio, consequentemente, esses íons positivos neutralizam parte da negatividade intracelular ao cruzarem a membrana celular.

Adotamos termo “potencial de repouso”, uma vez que esse potencial do nodo sinusal, diferentemente das fibras musculares, não é constante, mas sim um “crescente”. Ou seja, assim que a célula do nodo sinusal termina seu potencial de ação, ela já inicia o seu “potencial de repouso” crescente. Assim, ele não permanece estagnado até que outro potencial de ação seja desencadeado, o potencial de repouso já inicia diminuindo a diferença de potencial transmembrana (a negatividade).

Além da diferença do potencial de repouso, o automatismo cardíaco ocorre em função da condutância iônica diferente do nodo sinusal ao ser comparado com as fibras musculares.

No coração, temos três tipos de canais: canais rápidos de sódio, canais lentos de sódio-cálcio e canais de potássio. O valor de repouso desses canais é -55mv ao ser comparado com -90 das fibras musculares. Logo, sua abertura e fechamento ocorre de maneira mais rápida. Isso justifica o automatismo cardíaco. Assim que o potencial de ação sinusal e a célula torna-se hiperpolarizada, os canais de rápidos de sódio já são abertos (não precisa chegar a -90mv) e o sódio altamente concentrado no interstício para a entrar na célula, diminuindo sua negatividade. Logo, o potencial de repouso de membrana já se inicia crescente. Atingindo o limiar de -40mv, esses canais são fechados e abertos canais de cálcio-sódio lentos que desencadeiam a despolarização do potencial de ação. Após 100 a 150ms eles se fecham e o potássio começa a sair da célula (não é formado platô, os canais são ativados e desativados simultaneamente), aumentando a negatividade célular. Terminado a repolarização (potencial de “repouso” de -55mv), o sódio volta a entrar novamente na célula, fazendo o potencial aumentar novamente.

“Portanto, basicamente é o vazamento inerente das fibras do nodo sinusal que causa a auto excitação”. Podemos dizer que devido ao “potencial de repouso da membrana” ser crescente e a diferença de condutância iônica, nunca temos uma resultante de movimentação de cargas igual a 0 ou em platô como ocorre nas fibras musculares. Sempre existe um fluxo resultante de carga diferente de zero nas células do nodo sinusal, originando o automatismo.

Se possível, desenhar:

6 – Explique as alterações decorrentes do aumento de contratilidade na relação entre volume e pressão ventriculares durante o ciclo cardíaco.

A estimulação simpática do coração, além de aumentar a frequência cardíaca, também aumenta em até duas vezes a força de contração normal do coração devido ao maior influxo de cálcio para dentro da célula, ativando maior quantidade de proteínas contráteis.

O aumento na força de contração aumenta a pressão intraventricular durante o processo de contração isovolumétrica do ciclo cardíaco, consequentemente na fase de ejeção que se segue maior quantidade de sangue sai do coração, aumentando o volume sistólico e diminuindo o volume residual após a sístole.

Logo, o aumento de contratilidade, com aumento da pressão intraventricular e do volume sistólico, leva ao aumento do débito cardíaco.

REFERÊNCIAS

SILVERTHORN, Dee U.; Fisiologia Humana – Uma abordagem integrada. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.

HALL, J. E. (2011) Guyton & Hall: Tratado de Fisiologia Médica ^(*), 12ª ed., Ed. Elsevier, Rio de Janeiro, RJ

WEST, John Burnard. Fisiologia respiratória: princípios básicos. 9. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013.

AIRES, M. M. (2012) Fisiologia^(*), 4ª ed., Ed. Guanabara Koogan/GEN, Rio de Janeiro, RJ.

EATON, P. (2006) Fisiologia Renal de Vander^(***), 6ª Ed., Ed. Artmed, RS, Mosby Physiology Monograph Series