Anatomia e Fisiologia II

As reacções químicas da vida têm lugar em soluções aquosas. As substâncias dissolvidas numa solução são chamadas solutos. No corpo humano, os solutos variam em diferentes partes do corpo, mas podem incluir proteínas – incluindo as que transportam lípidos, hidratos de carbono, e, muito importante, electrólitos. Muitas vezes na medicina, um mineral dissociado de um sal que transporta uma carga eléctrica (um ião) é chamado e electrólito. Por exemplo, os iões sódio (Na+) e os iões cloreto (Cl-) são frequentemente referidos como electrólitos.

No corpo, a água move-se através de membranas semi-permeáveis de células e de um compartimento do corpo para outro através de um processo chamado osmose. A osmose é basicamente a difusão de água de regiões de maior concentração para regiões de menor concentração, ao longo de um gradiente osmótico através de uma membrana semipermeável. Como resultado, a água vai entrar e sair das células e tecidos, dependendo das concentrações relativas da água e dos solutos aí encontrados. Um equilíbrio adequado de solutos dentro e fora das células deve ser mantido para assegurar uma função normal.

Conteúdo de água corporal

Figure 1. O conteúdo de água varia nos diferentes órgãos e tecidos do corpo, desde apenas 8% nos dentes até 85% no cérebro.

Os seres humanos são na sua maioria água, variando de cerca de 75% da massa corporal em bebés a cerca de 50% a 60% em homens e mulheres adultos, até 45% na velhice. A percentagem de água do corpo muda com o desenvolvimento, porque as proporções do corpo dadas a cada órgão e aos músculos, gordura, ossos e outros tecidos mudam da infância para a idade adulta. O cérebro e os rins têm as proporções mais elevadas de água, que compõe 80-85 por cento das suas massas. Em contraste, os dentes têm a proporção mais baixa de água, com 8-10 por cento.

Compartimentos Flúidos

Figure 2. O fluido intracelular (FIC) é o fluido no interior das células. O fluido intersticial (FI) faz parte do fluido extracelular (ECF) entre as células. O plasma sanguíneo é a segunda parte do ECF. Os materiais viajam entre as células e o plasma em capilares através do IF.

Os fluidos corporais podem ser discutidos em termos do seu compartimento específico de fluidos, um local que está largamente separado de outro compartimento por alguma forma de barreira física. O compartimento de fluido intracelular (ICF) é o sistema que inclui todo o fluido encerrado nas células pelas suas membranas de plasma. O fluido extracelular (ECF) envolve todas as células do corpo. O fluido extracelular tem dois constituintes primários: o componente fluido do sangue (chamado plasma) e o fluido intersticial (IF) que envolve todas as células que não estão no sangue.

Fluido intracelular

A FIC encontra-se dentro das células e é o componente principal do citosol/citoplasma. A ICF constitui cerca de 60% da água total do corpo humano, e num homem adulto de tamanho médio, a ICF representa cerca de 25 litros (sete galões) de fluido. Este volume de fluido tende a ser muito estável, porque a quantidade de água nas células vivas é regulada de perto. Se a quantidade de água dentro de uma célula cai para um valor demasiado baixo, o citosol torna-se demasiado concentrado com solutos para continuar as actividades celulares normais; se entrar demasiada água numa célula, a célula pode rebentar e ser destruída.

Figure 3. A maior parte da água do corpo é fluido intracelular. O segundo maior volume é o fluido intersticial, que envolve células que não são células sanguíneas.

Fluido extracelular

O ECF é responsável pelo outro terço do conteúdo de água do corpo. Aproximadamente 20 por cento do ECF encontra-se no plasma. O plasma percorre o corpo em vasos sanguíneos e transporta uma série de materiais, incluindo células sanguíneas, proteínas (incluindo factores de coagulação e anticorpos), electrólitos, nutrientes, gases, e resíduos. Gases, nutrientes e materiais residuais viajam entre capilares e células através do FI. As células são separadas do FI por uma membrana celular selectivamente permeável que ajuda a regular a passagem de materiais entre o FI e o interior da célula.

p>O corpo tem outro ECF à base de água. Estes incluem o fluido cerebrospinal que banha o cérebro e a medula espinal, a linfa, o fluido sinovial nas articulações, o fluido pleural nas cavidades pleurais, o fluido pericárdico no saco cardíaco, o fluido peritoneal na cavidade peritoneal, e o humor aquoso do olho. Como estes fluidos estão fora das células, estes fluidos são também considerados componentes do compartimento ECF.

Composição de fluidos corporais

As composições dos dois componentes do ECF-plasma e IF- são mais semelhantes um ao outro do que qualquer um dos dois é o ICF. O plasma sanguíneo tem altas concentrações de sódio, cloreto, bicarbonato, e proteínas. O IF tem altas concentrações de sódio, cloreto, e bicarbonato, mas uma concentração relativamente mais baixa de proteínas. Em contraste, a FIC tem quantidades elevadas de potássio, fosfato, magnésio e proteína. Globalmente, a FIC contém altas concentrações de potássio e fosfato ( {\text{HPO}}_{4}^{2-} ), enquanto que tanto o plasma como o ECF contêm altas concentrações de sódio e cloreto.

Figure 4. O gráfico mostra a composição da ICF, IF, e plasma. As composições de plasma e IF são semelhantes entre si, mas são bastante diferentes da composição da ICF.

A maior parte dos fluidos corporais são neutros em carga. Assim, catiões, ou iões com carga positiva, e aniões, ou iões com carga negativa, são equilibrados em fluidos. Como se viu no gráfico anterior, os iões sódio (Na+) e os iões cloreto (Cl-) estão concentrados no ECF do corpo, enquanto os iões potássio (K+) estão concentrados no interior das células. Embora o sódio e o potássio possam “vazar” através de “poros” para dentro e para fora das células, respectivamente, os altos níveis de potássio e os baixos níveis de sódio na ICF são mantidos por bombas de sódio-potássio nas membranas celulares. Estas bombas utilizam a energia fornecida pela ATP para bombear sódio para fora da célula e potássio para dentro da célula.

Figure 5. A bomba de sódio-potássio é alimentada por ATP para transferir o sódio para fora do citoplasma e para dentro do ECF. A bomba também transfere potássio para fora do ECF e para dentro do citoplasma. (crédito: modificação do trabalho por Mariana Ruiz Villarreal)

Movimento de fluidos entre compartimentos

Pressão hidrostática, a força exercida por um fluido contra uma parede, provoca o movimento de fluidos entre compartimentos. A pressão hidrostática do sangue é a pressão exercida pelo sangue contra as paredes dos vasos sanguíneos pela acção de bombeamento do coração. Nos capilares, a pressão hidrostática (também conhecida como pressão sanguínea capilar) é superior à “pressão osmótica coloidal” oposta no sangue – uma pressão “constante” produzida principalmente pela albumina em circulação – na extremidade arteriolar do capilar. Esta pressão força o plasma e os nutrientes para fora dos capilares e para os tecidos circundantes. O fluido e os resíduos celulares nos tecidos entram nos capilares na extremidade venosa, onde a pressão hidrostática é menor do que a pressão osmótica no vaso. A pressão de filtração espreme o fluido do plasma no sangue para o FI que envolve as células tecidulares. O fluido excedente no espaço intersticial que não é devolvido directamente aos capilares é drenado dos tecidos pelo sistema linfático, e depois volta a entrar no sistema vascular nas veias subclávias.

Figure 6. A filtração líquida ocorre perto da extremidade arterial do capilar desde que a pressão hidrostática capilar (CHP) é maior que a pressão osmótica coloidal do sangue (BCOP). Não há movimento líquido de fluido próximo do ponto médio do capilar, uma vez que a CHP = BCOP. A reabsorção líquida ocorre perto da extremidade venosa do capilar desde que o BCOP é maior que CHP.

A pressão hidrostática é especialmente importante para governar o movimento da água nos nefrónios dos rins para assegurar uma filtragem adequada do sangue para formar a urina. À medida que a pressão hidrostática nos rins aumenta, a quantidade de água que sai dos capilares também aumenta, e forma-se mais filtrado de urina. Se a pressão hidrostática nos rins baixar demasiado, como pode acontecer na desidratação, as funções dos rins serão prejudicadas, e menos resíduos de azoto serão removidos da corrente sanguínea. A desidratação extrema pode resultar em insuficiência renal.

Fluido também se move entre compartimentos ao longo de um gradiente osmótico. Lembre-se de que um gradiente osmótico é produzido pela diferença de concentração de todos os solutos em cada lado de uma membrana semipermeável. A magnitude do gradiente osmótico é proporcional à diferença na concentração de solutos de um lado da membrana celular em relação à do outro lado. A água mover-se-á por osmose do lado onde a sua concentração é alta (e a concentração de soluto é baixa) para o lado da membrana onde a sua concentração é baixa (e a concentração de soluto é alta). No corpo, a água move-se por osmose do plasma para o IF (e o inverso) e do IF para a ICF (e o inverso). No corpo, a água move-se constantemente para dentro e para fora dos compartimentos fluidos à medida que as condições mudam em diferentes partes do corpo.

Por exemplo, se estiver a suar, perderá água através da sua pele. A transpiração esgota os seus tecidos de água e aumenta a concentração de soluto nesses tecidos. Quando isto acontece, a água difunde-se do seu sangue para as glândulas sudoríparas e tecidos cutâneos circundantes que se tornaram desidratados devido ao gradiente osmótico. Além disso, como a água deixa o sangue, é substituída pela água de outros tecidos em todo o seu corpo que não estão desidratados. Se isto continuar, a desidratação espalha-se por todo o corpo. Quando uma pessoa desidratada bebe água e rehidrata, a água é redistribuída pelo mesmo gradiente, mas na direcção oposta, reabastecendo água em todos os tecidos.

Movimento Soluto entre Compartimentos

O movimento de alguns solutos entre compartimentos é activo, o que consome energia e é um processo de transporte activo, enquanto o movimento de outros solutos é passivo, o que não requer energia. O transporte activo permite às células mover uma substância específica contra o seu gradiente de concentração através de uma proteína de membrana, necessitando de energia sob a forma de ATP. Por exemplo, a bomba de sódio-potássio emprega o transporte activo para bombear sódio das células e potássio para as células, com ambas as substâncias a moverem-se contra os seus gradientes de concentração.

Figure 7. As moléculas de glucose utilizam a difusão facilitada para descer um gradiente de concentração através dos canais da proteína transportadora na membrana. (crédito: modificação do trabalho por Mariana Ruiz Villarreal)

Transporte passivo de uma molécula ou íon depende da sua capacidade de passar através da membrana, bem como da existência de um gradiente de concentração que permite às moléculas difundirem-se de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração. Algumas moléculas, como gases, lípidos, e a própria água (que também utiliza canais de água na membrana chamada aquaporinas), deslizam com bastante facilidade através da membrana celular; outras, incluindo moléculas polares como glicose, aminoácidos, e iões não o fazem. Algumas destas moléculas entram e saem das células utilizando transporte facilitado, em que as moléculas descem um gradiente de concentração através de canais específicos de proteínas na membrana. Este processo não requer energia. Por exemplo, a glucose é transferida para as células por transportadores de glucose que utilizam transporte facilitado.

Disorders of the Fluid Balance: Edema

Edema é a acumulação de excesso de água nos tecidos. É mais comum nos tecidos moles das extremidades. As causas fisiológicas do edema incluem a fuga de água dos capilares sanguíneos. O edema é quase sempre causado por uma condição médica subjacente, pelo uso de certas drogas terapêuticas, pela gravidez, por lesões localizadas, ou por uma reacção alérgica. Nos membros, os sintomas de edema incluem inchaço dos tecidos subcutâneos, um aumento do tamanho normal do membro, e pele esticada e apertada. Uma forma rápida de verificar se há edema subcutâneo localizado num membro é pressionar um dedo na área suspeita. O edema é provável se a depressão persistir durante vários segundos após a remoção do dedo (a que se chama “pitting”).

Edema pulmonar é excesso de líquido nos sacos aéreos dos pulmões, um sintoma comum de insuficiência cardíaca e/ou renal. As pessoas com edema pulmonar provavelmente terão dificuldade em respirar, e poderão sentir dores no peito. O edema pulmonar pode ser fatal, porque compromete as trocas gasosas nos pulmões, e qualquer pessoa com sintomas deve procurar imediatamente cuidados médicos.

No edema pulmonar resultante de insuficiência cardíaca, ocorre uma fuga excessiva de água porque os fluidos ficam “apoiados” nos capilares pulmonares dos pulmões, quando o ventrículo esquerdo do coração é incapaz de bombear sangue suficiente para a circulação sistémica. Como o lado esquerdo do coração é incapaz de bombear o seu volume normal de sangue, o sangue na circulação pulmonar fica “retido”, começando pelo átrio esquerdo, depois para as veias pulmonares, e depois para os capilares pulmonares. O resultante aumento da pressão hidrostática dentro dos capilares pulmonares, uma vez que o sangue ainda está a entrar pelas artérias pulmonares, faz com que o líquido seja empurrado para fora delas e para os tecidos pulmonares.

Outras causas de edema incluem danos nos vasos sanguíneos e/ou vasos linfáticos, ou uma diminuição da pressão osmótica em doenças hepáticas crónicas e graves, onde o fígado é incapaz de fabricar proteínas plasmáticas. Uma diminuição dos níveis normais de proteínas plasmáticas resulta numa diminuição da pressão osmótica coloidal (que contrabalança a pressão hidrostática) nos capilares. Este processo causa perda de água do sangue para os tecidos circundantes, resultando em edema.

Figure 8. Uma reacção alérgica pode fazer com que os capilares da mão vazem o excesso de líquido que se acumula nos tecidos. (crédito: Jane Whitney)

Edema leve e transitório dos pés e pernas pode ser causado por estar sentado ou em pé na mesma posição durante longos períodos de tempo, como no trabalho de um cobrador de portagens ou de um caixa de supermercado. Isto porque as veias profundas dos membros inferiores dependem de contracções musculares esqueléticas para empurrar as veias e assim “bombear” o sangue de volta para o coração. Caso contrário, o sangue venoso acumula-se nos membros inferiores e pode vazar para os tecidos circundantes.

Medicamentos que podem resultar em edema incluem vasodilatadores, bloqueadores dos canais de cálcio usados para tratar hipertensão, anti-inflamatórios não esteróides, terapias com estrogénio, e alguns medicamentos para a diabetes. As condições médicas subjacentes que podem contribuir para o edema incluem insuficiência cardíaca congestiva, danos renais e doenças renais, desordens que afectam as veias das pernas, e cirrose e outras desordens hepáticas.

Terapia para o edema concentra-se geralmente na eliminação da causa. As actividades que podem reduzir os efeitos da condição incluem exercícios adequados para manter o sangue e a linfa a fluir através das áreas afectadas. Outras terapias incluem a elevação da parte afectada para ajudar a drenagem, massagem e compressão das áreas para mover o líquido para fora dos tecidos, e diminuição da ingestão de sal para diminuir a retenção de sódio e água.

Capítulo de Revisão

Seu corpo é maioritariamente água. Os fluidos corporais são soluções aquosas com diferentes concentrações de materiais, chamados solutos. Deve ser mantido um equilíbrio apropriado de concentrações de água e soluto para assegurar as funções celulares. Se o citosol se tornar demasiado concentrado devido à perda de água, as funções celulares deterioram-se. Se o citosol se tornar demasiado diluído devido à ingestão de água pelas células, as membranas celulares podem ser danificadas, e a célula pode rebentar. A pressão hidrostática é a força exercida por um fluido contra uma parede e provoca o movimento de fluido entre compartimentos. O fluido também pode mover-se entre compartimentos ao longo de um gradiente osmótico. Os processos activos de transporte requerem ATP para mover alguns solutos contra os seus gradientes de concentração entre compartimentos. O transporte passivo de uma molécula ou íon depende da sua capacidade de passar facilmente através da membrana, bem como da existência de um gradiente de concentração alto a baixo.

Self Check

Responda à(s) pergunta(s) abaixo para ver até que ponto compreende os tópicos abordados na secção anterior.

Glossary

fluido extracelular (ECF): fluido exterior às células; inclui o fluido intersticial, plasma sanguíneo, e fluidos encontrados noutros reservatórios do corpo

compartimento de fluidos: o fluido no interior de todas as células do corpo constitui um sistema de compartimento que é largamente segregado de outros sistemas

pressão hidrostática: pressão exercida por um fluido contra uma parede, causada pelo seu próprio peso ou força de bombeamento

fluido inercial (IF): fluido nos pequenos espaços entre as células não contidos nos vasos sanguíneos

fluido intracelular (ICF): fluido no citosol das células