Boer | M1 | Aula 4 | Líquidos corporais, homeostase e meio interno

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4.1 Introdução

A maior parte do corpo humano é constituída por água. Nos homens, representa cerca de 60% do peso corporal; nas mulheres, 50%; nos bebês, 70%, em média. Sua distribuição é feita, basicamente, em três compartimentos: (1) a maior parte dentro das células, no citosol ou líquido intracelular; (2) no líquido extracelular ou intersticial, que fica ao redor de todas as células do corpo; (3) líquido no sistema circulatório – plasma e linfa. O LEC, o plasma e a linfa serão discutidos com mais detalhes nos Módulos 2 e 3 (Fisiologia do Sistema Circulatório e Fisiologia do Sangue).

Assim como o líquido intracelular, o líquido extracelular é uma solução cujos principais componentes devem ser muito bem memorizados:

Líquido intracelular (LIC): líquido que preenche o interior das células. É composto de nutrientes e outros constituintes necessários à manutenção da vida celular. Seu principal íon ou eletrólito é o potássio (K+) (Figura 1.4). Há também fosfatos, proteínas, cálcio, dentre outros
Líquido extracelular (LEC): líquido que preenche todos os espaços entre as células. Também pode ser chamado de líquido intersticial. É composto de nutrientes e outros constituintes necessários à manutenção da vida celular. Seu principal íon ou eletrólito é o sódio (Na+). Há também cloreto, cálcio, bicarbonato, ácidos etc.

Como todas as células (mais de 100 trilhões) vivem cercadas pelo LEC, pode-se afirmar que elas “moram” nesse líquido. Assim, o meio ambiente onde vivem as células do corpo humano é o LEC. Por isso, chama-se o LEC de meio interno, ou seja, é o meio ambiente, o líquido que envolve ou banha as células corporais.

A manutenção das condições constantes do LEC, ou do meio interno, é chamada de homeostase ou homeostasia. Esta representa o equilíbrio hídrico do corpo, que mantém as condições ideais de sobrevivência das células. Quando a homeostase é comprometida, rompe-se o equilíbrio, colocando em risco a sobrevivência das células.

4.2 Controles corporais para a manutenção da homeostase

A homeostase é um sinônimo de equilíbrio, estado em que o organismo busca a todo instante permanecer. Para isso, há duas ferramentas muito eficientes: o mecanismo de feedback negativo e mecanismo de controle antecipado.

4.2.1 O mecanismo de feedback negativo

Também chamado de retroalimentação negativa, esse sistema controla diversas funções internas. Ele funciona por sensores espalhados pelo corpo e interconectados ao encéfalo por meio de fibras neuronais e ações hormonais. O feedback negativo pode ser explicado da seguinte maneira: no seu carro, quando o combustível está acabando, você recebe um aviso pelo sensor no painel para realizar o reabastecimento. No posto de combustível, o frentista coloca o combustível no tanque e espera encher, sem deixar transbordar: é necessário parar na hora certa em que o tanque estiver cheio. Há dois momentos opostos: tanque vazio e tanque cheio. Por isso, o feedback negativo sempre leva à homeostase, pois seu objetivo no corpo é fazer ajustes necessários. Um exemplo prático no organismo: se a quantidade de um determinado hormônio estiver baixa, o feedback negativo entra em ação, informa a glândula da necessidade de produção e esta responde com produção e liberação de mais hormônios no sangue. A quantidade desse hormônio produzido chega, então, até um limite ideal, em que as suas funções passam a agir de maneira fisiológica. A partir desse limite, novamente entra em ação o feedback negativo, inibindo ou cessando a produção hormonal.

Assim, se houver falta de hormônios no corpo, o mecanismo de feedback negativo informa para que haja a produção pelas glândulas endócrinas até chegar à quantidade ideal no sangue, quando ocorre diminuição ou parada dessa produção comandada pelo próprio feedback negativo.

Existe ainda outro mecanismo chamado feedback positivo, em que a resposta amplifica a mudança da variável. Isso tem um efeito desestabilizador, que não contribui para a homeostase. Por exemplo, um estímulo desencadeia a produção máxima, sem controle, de determinada substância no organismo. Há exemplos de feedback positivo nos processos de coagulação sanguínea e também no sistema reprodutor feminino, na produção de óvulos.

4.2.2 Controle antecipado

Neste tipo de controle, o organismo antecipa uma função. Por exemplo, ao sentir aroma de comida, a salivação aumenta, resultado do controle antecipado de que se vai comer algo, preparando previamente a digestão.

4.3 Movimentos e transportes pela membrana plasmática

Uma função muito importante das membranas celulares é a capacidade de realizar as trocas de substâncias entre o LIC e o LEC. Várias substâncias químicas presentes no LEC devem entrar na célula, pois fazem parte do metabolismo intracelular. Contudo, outras moléculas produzidas internamente nas células têm de sair obrigatoriamente, visto que são lixo (escórias) desse mesmo metabolismo ou, então, algum produto fabricado pela célula que age no corpo.

Tanto para entrar (influxo) como para sair (efluxo), todas as substâncias químicas, sejam gases, líquidos ou sólidos (pequenas partículas), atravessam as camadas de lipídios e proteínas da membrana plasmática.

4.3.1 Tipos de transporte

Os transportes pela membrana podem ser divididos de acordo com dois critérios: mediados e não mediados e ativos e passivos, descritos a seguir:

Transporte mediado: as substâncias químicas precisam de ajuda para facilitar a passagem pela membrana. Essa função é feita pelas proteínas, que podem ser carreadoras (transportadoras) ou proteínas de canais
Transporte não mediado: as substâncias químicas atravessam a membrana sem a ajuda de proteínas, sejam elas de canais ou carreadoras
Transporte ativo: utiliza a energia produzida pelas mitocôndrias na forma de ATP para transportar substâncias químicas de um lado para o outro da membrana, por meio da ajuda de proteínas
Transporte passivo: ocorre quando as substâncias químicas passam pela membrana sem a utilização de energia (ATP) das células.

Os elementos químicos deslocam-se pela membrana seguindo algumas leis da Física, como a “Lei das Massas”. Esta preconiza que toda substância química, quando separada por uma membrana permeável, como as membranas das células, tende a ir de um lado onde estão em maior quantidade para o lado de menor quantidade (as substâncias se deslocam a favor do seu gradiente eletroquímico). Caracteriza-se, assim, um tipo de transporte passivo, sem gasto de energia. Quando nos referimos aos elementos químicos, como os íons, eles seguem de um lado onde estão em alta concentração em direção ao lado de baixa concentração. Já os gases partem de uma área de alta pressão para outra área de baixa pressão.

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4.3.1.1 Transporte ativo

No transporte ativo, com gasto de energia, o transporte ocorre contra um gradiente eletroquímico; ou seja, a substância vai ser levada de uma área onde ela está menos concentrada para uma área de alta concentração. Para que isso ocorra, a célula utiliza proteínas de membrana em forma de canais, as quais são denominadas bombas, ATPase ou cotransportadoras.

Há dois tipos de transporte ativo: primário e secundário.

Transporte ativo primário. O transporte ativo primário exige esforço da célula, ou seja, a célula gasta energia na forma de ATP para transportar substâncias, como os íons sódio, potássio, cloreto, aminoácidos e monossacarídios, contra seu gradiente de concentração. Assim, essas substâncias são levadas para fora ou dentro da célula, por meio de bombas (ATPases), caracterizando um tipo de transporte ativo e mediado.

A proteína de membrana que transporta uma molécula é chamada de carreadora. Quando essa proteína carreadora transporta apenas uma única molécula, de dentro para fora ou de fora para dentro, é denominada transporte ativo primário do tipo uniporte. Nesse caso, os exemplos são a Ca2+_ATPase e a bomba de prótons (H+-ATPase).

No entanto, se esse carreador transportar moléculas (duas ou mais) em sentidos contrários, ele é denominado antiporte. A bomba de sódio e potássio é muito importante em todas as células do corpo humano, pois ela ajuda a manter a homeostase, equilibrando as concentrações dos íons sódio e potássio. Para isso, contudo, exige-se muito gasto energético na forma de ATP da célula. Estima-se que em torno de 30 a 40% do total produzido pelas mitocôndrias do ATP seja gasto por essas bombas.

Portanto, no transporte ativo primário, há dois tipos de carreadores: os uniportes e os antiportes.

Contudo, alguns carreadores transportam mais de um tipo de molécula e, portanto, são chamados de cotransportadores. Quando esse cotransportador leva as moléculas na mesma direção, para dentro ou para fora, ele recebe o nome de simporte. Exemplo de simporte acontece no intestino delgado com o transporte da glicose, que “viaja” junto com o íon sódio. A bomba Na+-glicose faz um esforço; ou seja, gasta energia no transporte do sódio e a glicose vem junto, “pegando carona” nesse transporte. Caracteriza-se, assim, um tipo de transporte mediado ativo secundário.

Assim, há três tipos de proteínas carreadoras: uniporte, antiporte e simporte. Os carreadores uniportes são considerados transportes ativos primários; já os simportes são classificados como transportes ativos secundários. Os antiportes podem ser ativos primários ou secundários (Figura 1.5).

Transporte ativo secundário. O transporte ativo secundário retira energia secundariamente das diferenças de concentração iônica através da membrana, que foram originalmente criadas pelo transporte ativo primário. Para facilitar o entendimento: a célula gasta energia para transportar determinada substância química (transporte ativo e mediado); no entanto, outra substância química “aproveita” o transporte e “viaja” junto na mesma direção ou em sentido contrário. Por exemplo, o transporte de sódio no intestino faz com que a glicose seja transportada junto (Na+-glicose), assim como o transporte de Na+-aminoácidos. Já com relação aos íons Ca+2 e H+, o sódio é transportado para um lado da membrana, enquanto o Ca+2 e o H+ vão para o lado oposto. Neste caso, existe a bomba Na+-Ca+2 e a bomba Na+-H+.

4.3.1.2 Transporte passivo

Osmose. Trata-se de um transporte não mediado e passivo, realizado pela água no corpo humano. Ela vai de uma área de alta concentração de água para uma área de baixa concentração de água (Figura 1.6). Com relação aos solutos (Na+, Cl–, K+, Ca+), dissolvidos no solvente (água), o movimento da água será no sentido de baixa concentração de soluto para a área de alta concentração de soluto.

Difusão simples. É o nome dado ao tipo de transporte, não mediado e passivo, dos íons e dos gases.

Difusão facilitada. Classifica-se como transporte mediado e passivo, sendo o principal exemplo o da glicose. Nas células, existem proteínas de canais que permitem a passagem da glicose do LEC para o para o LIC. Essas proteínas de canais são chamadas de GLUT. A glicose é transportada de uma área de alta concentração de glicose para uma área de baixa concentração de glicose, passando pelo interior do canal: a GLUT (Figura 1.7).

4.3.2 Transportes por meio de vesículas

As vesículas são estruturas arredondadas com os mesmos constituintes da membrana plasmática. Elas podem ser formadas na própria célula, no complexo de Golgi, e transportar proteínas via microtúbulos por dentro do citosol até serem jogadas para fora da célula. Outra maneira de se formar as vesículas é por meio da membrana plasmática, quando esta se dobra para dentro da célula, formando uma vesícula que se desprende da membrana e segue em direção ao citosol.

O transporte vesicular é composto pela endocitose (endo, dentro; cito, célula) e pela exocitose (exo, fora; cito, célula).

Endocitose. Processo que possibilita que substâncias penetrem na célula, mas sem passar pela membrana celular. É composta por fagocitose e pinocitose. A fagocitose (fagos, comer; cito, célula) compreende o engolfamento de partículas sólidas; enquanto a pinocitose (pinos, beber; cito, célula), o engolfamento de moléculas solúveis (líquidos).

Exocitose. Basicamente, trata-se do processo reverso ao da endocitose. Na exocitose, ocorre a eliminação de compostos contidos em vesículas, sem que haja passagem através da membrana celular. Nesse processo, podemos considerar três etapas:

Migração das vesículas de exocitose através do citoplasma. As vesículas são atraídas até chegarem perto da membrana
Fusão da vesícula com a membrana celular. Como as vesículas e a membrana têm os mesmos constituintes, suas membranas tornam-se uma só
Com isso, o conteúdo interno da vesícula vai para o LEC.

4.3.2 Locomoção celular

Algumas das células como, por exemplo, os macrófagos, se movimentam através de falsos pés, os pseudópodes (pseudo, falso; podes, pés), arrastando-se sobre os tecidos por meio de um movimento chamado de ameboide, pois lembra o mesmo movimento das amebas.

4.3.3 Locomoção e fagocitose

As principais células fagocíticas, os macrófagos e os neutrófilos, “caminham” sobre os tecidos, através dos movimentos ameboide, emitindo os pseudópodes. Para destruir um agente patogênico, essas células emitem seus pseudópodes em sua direção, como se fossem “abraçá-lo”. Com isso, o patógeno é envolvido por todos os lados pelos pseudópodes, como se estivesse dentro de um círculo. Daí, todos os lados dos pseudópodes se fundem, pois fazem parte da mesma membrana plasmática. No entanto, o patógeno ficou preso em uma vesícula, no interior da célula. O próximo passo, agora, é renomear as estruturas. A vesícula formada e que contém o patógeno em seu interior é chamada de fagossomo. Este, por conter algo estranho no corpo, precisa ser destruído. A organela que contém enzimas digestivas no citosol é o lisossomo. O fagossomo se une (fusão) com o lisossomo com o objetivo de eliminar o patógeno. Essa união forma uma nova estrutura: o fagolisossomo. Por fim, este precisa jogar fora da célula todo o lixo que sobrou da sua digestão. Então ele vai até a membrana plasmática, funde-se a ele e sofre o processo de exocitose, liberando todos os detritos (lixo) no LEC. O processo de fagocitose é mostrado na Figura 1.8.