Homeostase

Estuda o funcionamento dos organismos vivos.

Pode ir desde o estudo das moléculas envolvidas num processo particular atéao estudo integrado das funções de vários orgãos.

Função e integração

Como estáorganizado o corpo? unidade estrutural : célula
4 tipos de células especializadas:

Células musculares Neurónios Células epiteliais Células do tecido conjuntivo
Como estáorganizado o corpo? As células organizam-se em tecidos

4 tipos de tecidos:

tecido muscular tecido nervoso tecido epitelial tecido conjuntivo
Como estáorganizado o corpo? Tecidos de vários tipos formam orgãos…
…e os orgãos funcionam em conjunto em sistemas
Características dos vários tipos de tecidos Células musculares e tecido muscular
Todas as células musculares são células especializadas para gerar FORÇA mecânica O músculo esquelético tem contracções voluntárias. Encontra-se ligado aos ossos e produz movimento dos membros e tronco. Também se encontra ligado àpele e éresponsável pelas expressões faciais.
Os músculos liso e cardíaco têm contracções involuntárias.
O músculo cardíaco sóexiste no coração. O músculo liso reveste muitos dos tubos do corpo: ex. vasos sanguíneos e tracto gastrointestinal.
músculo esquelético músculo cardíaco músculo liso
Características dos vários tipos de tecidos Neurónios e tecido nervoso
Os neurónios são células especializadas para gerar, integrar e conduzir SINAIS ELÉCTRICOS para outras células
Os sinais eléctricos podem: i) dar origem a outros sinais eléctricos noutros neurónios, i) estimular glândulas endócrinas a secretar hormonas i) dar origem à contracção muscular.

Características dos vários tipos de tecidos

As células epiteliais são células especializadas para a SECREÇÃO ou ABSORÇÃO seletiva de iões e moléculas orgânicas. Também servem como barreiras de proteção.
As células podem classificar-se de acordo com a forma que têm: cuboides, colunares, escamosas ou ciliadas. Háepitélios constituídos por uma única camada de células ou por várias camadas de células. As células estão ligadas por junções selantesque permitem que o epitélio forme uma barreira que separa 2 compartimentos.

Células epiteliais e epitélios

Os epitélios encontram-se a cobrir a superfície do corpo ou orgãos individuais. Também se encontram a revestir as superfícies internas das estruturas tubulares que existem no corpo.
As células epiteliais assentam sobre a lâmina basalque éuma camada de proteína extracelular. Desse lado encontra-se a membrana basolateral (ou serosa) e do outro lado encontra-se a membrana apical(ou mucosa). As propriedades destas membranas são diferentes.
junções celulares junções selantes tight junctions desmossomas junções celulares junções de comunicação.
Gap junctions junções celulares
Características dos vários tipos de tecidos células e tecido conjuntivo
As células do tecido conjuntivo são células especializadas para LIGAR, ANCORAR e SUPORTAR as estruturas do corpo. Formação da matriz extracelular (em torno das células).

Tipos de tecido conjuntivo:
tecido conjuntivo solto tecido conjuntivo denso (tendões e ligamentos) sangue cartilagem tecido adiposo
Matriz extracelular composição: proteínas fibrosas (colagéneo e elastina), glicoproteínas e polissacáridos função: fornece uma estrutura para as células se agarrarem e permite a transmissão de informação entre células orientando a sua actividade, migração, crescimento e diferenciação.
ORGÃOS e SISTEMAS
Os orgãos são formados por dois ou mais tipos de tecido. A maior parte dos orgãos estão organizados em unidades funcionais.A unidade funcional comporta-se como o orgão.
O sistema écomposto por um conjunto de orgãos que trabalham em conjunto para uma função global.
O conjunto de todos os sistemas permite a sobrevivência do organismo e a manutenção de um ambiente interno estável.

Table 1.1 x x

(continuação) x

Fluídos

Há água com solutos dissolvidos àvolta das células, dentro das células e dentro dos vasos sanguíneos fluído extracelular (3%):plasma (3 L)+ fluído intersticial (1 L) fluído intracelular (67%):fluído dentro das células (28 L) fluído total 42 L
Compartimentação éum princípio geral importante em Fisiologia. A compartimentação consegue-se através da existência de barreiras que controlam as substâncias que se movem entre compartimentos.
As trocas fazem-se entre as células e o fluído intersticial, entre o fluído intersticial e o plasma.
O sangue circula e comunica com todos os orgãos. Os orgãos comunicam com o ambiente exterior.

Ambiente internoAmbiente externo

Fluído intracelular Fluído intersticial plasma órgãos.


Troca e comunicação são conceitos chave para entender a Homeostase

Manutenção de um equilíbrio dinâmico interno.

A homeostase é um processo dinâmico.

 Podem ocorrer alterações das variáveis fisiológicas num período de 24 h (ritmo circadiano), mas o sistema mantém-se em estado estacionário a nível global. Quando a homeostase émantida falamos em Fisiologia Quando a homeostase se perde falamos em Fisiopatologia .

Algumas variáveis fisiológicas comuns  


•pressão sanguínea •temperatura corporal
•concentração de oxigénio no sangue
•concentração de glucose no sangue
•concentração de Na+ no sangue
•pH do sangue

São mantidas dentro de limites previsíveis independentemente do que se passa no ambiente externo (onde as variações podem ser grandes!)


Nível de glucose no sangue: Exemplo de uma constância dinâmica.
O nível de glucose varia em períodos de tempo curtos (após as refeições) mas mantém-se constante durante períodos de tempo longos.

Quando o nível de glucose aumenta desencadeiam-se mecanismos compensatóriosque trazem a concentração de glucose de volta para o nível que estava antes da refeição.

Homeostase não implica que as variáveis fisiológicas estão rigidamente constantes, implica que elas se mantêm dentro de limites previsíveis e que existem mecanismos que as trazem de volta ao normal quando são perturbadas.

A homeostase tem que ser definida para cada variável independentemente.
Muitas vezes os mecanismos desencadeados para trazer uma variável de volta ao valor normal perturbam outras variáveis. Ex:
exercício vigoroso →aumenta T →suor →perturbação do equilíbrio da água

Constância dinâmica

Definições

Estado estacionário: a variável não se altera no tempo, mas o sistema consome energia para manter a variável nesse valor.

Equilíbrio: a variável não se altera no tempo e o sistema não consome nem produz energia, encontra-se no estado de energia mínima (morte).

Ponto de ajuste: valor da variável na situação de estado estacionário.
A estabilidade de uma variável consegue-se àcusta de igualar o que entra (input)e o que sai (output)do sistema
Ex: Resposta do organismo a um decréscimo da temperatura ambiente

Mecanismos compensatórios.

Sistemas de controlo homeostático.

As actividades das células, tecidos e orgãos têm que ser reguladas e integradas umas com as outras de forma a que qualquer alteração no fluído extracelular inicie uma reação para corrigir essa alteração.

Feedback loops

•positivo(aumenta o efeito –raro!)

•negativo(inibe o efeito –maior parte dos sistemas)

Nos mecanismos de feedback negativo a resposta do sistema épara contrariar a alteração(mover a variável no sentido oposto atéatingir o ponto de ajuste). Pode ocorrer ao nível do orgão, ao nível celular ou ao nível metabólico.
Ex. de feedback negativo Numa via metabólica.

Feedforward Éoutro mecanismo de controlo homeostático.

Neste mecanismo a alteração da variável éprevista antes de acontecer e são desencadeados os mecanismos para a controlar antes de haver alterações significativas .

Minimiza as flutuações e reduz o afastamento ao ponto de ajuste. São utilizados sensores externos e internos.

Éprovavel que na maior parte dos casos as respostas de feedforward resultem de aprendizagem.

O valor do ponto de ajuste pode ser alterado

Por razões adaptativas.

Por exemplo a temperatura do corpo aumenta (febre) para combater infecções.
Porque háconflito entre diferentes sistemas regulatórios .

(exemplo da regulação da temperatura em exercício físico intenso e manutenção do balanço de água)

Sistemas de controlo homeostático Generalizações

1.A estabilidade da variável éconseguida ácusta de input = output. Os valores absolutos não importam.

2.No feedback negativo a alteração écontrariada. O sistema move a variável de volta para o valor do ponto de ajuste.

3.Os sistemas de controlo homeostático não conseguem manter as variáveis completamente constantes. Fazem-no dentro de limites mais ou menos apertados.

4.Épossível alterar fisiologicamente o ponto de ajuste de algumas variáveis.

5.Nem sempre épossível manter as variáveis todas dentro de controlo apertado. Háuma hierarquia de importância. Algumas variáveis podem ter alterações significativas para manter outras variáveis (mais importantes) no seu valor normal.

Estratégia para explorar a resposta homeostática

1.Identificação da variável fisiológica. (nível de glucose no sangue)

2.Conhecimento do ponto de ajuste. (70 a 110 mg glucose/dL)

3.Identificação das entradas e saídas. (dieta e metabolismo energético)

4.Exame do equilíbrio entre entradas e saídas (sedentarismo vs exercício)

5.Identificação dos receptores que monitorizam a variável. (certas células endócrinas do pâncreas "sentem" a [glucose] no sangue)

6.Identificação do centro de integração que recebe a informação dos receptores e que envia a resposta para os efectores.

7.Identificação dos efectores e da forma como actuam. (hormona que aumenta a síntese de glucose no fígado)
Muitos mecanismos homeostáticos utilizam comunicação neuronal. (ver exemplo do arco reflexo)

Reflexos

No sentido restrito, reflexo é u ma resposta específica, nãopremeditada, involuntáriaa um estímuloparticular. (ex. retirara mãode um objectoquente)
No entanto hámuitos reflexos que são aprendidos ou adquiridos. A via que medeia um reflexo chama-se arco reflexo.
Componentes do arco reflexo: estímulo receptor via aferente centro de integração via eferente efector;
Componentes de um ARCO REFLEXO via EFERENTE
A informação vai do centro de integração para o efector, que iráproduzir uma resposta para trazer a variável de volta para o ponto de ajuste. Beg in via AFERENTE.

A informação vai do receptor para o centro de integração, onde o valor da variável é comparado com o ponto de ajuste.
O centro de integraçãofrequentemente recebe sinais de vários receptores que podem responder a estímulos diferentes. A informação de saída reflecte o efeito global da totalidade dos estímulos.

1-30 Arco reflexo do processo de termorregulação.


Os principais efectores dos reflexos homeostáticos são:

músculos glândulas (produzem hormonas)

As glândulas podem actuar simultaneamente como receptor e como centro integrador.
Ex. As células do pâncreas endócrino que detectam o aumento da glucose no sangue, são também as células que secretam a hormona insulina que vai fazer baixar a glucose.

Respostas homeostáticas locais.

As respostas homeostáticas locais são originadas por estímulos, tal como os reflexos. No entanto, toda a sequência de acontecimentos se restringe àregião onde ocorreu o estímulo. Este mecanismo permite que haja zonas do corpo que se podem auto-regular.

Comunicação celular: mensageiros químicos

• hormonas • neurotransmissores
• substâncias parácrinas
• substâncias autócrinas

Sinais endócrinos chegam a células alvo distantes após transporte pelo sangue Sinais parácrinos chegam a células vizinhas através do fluído intersticial Sinais autócrinos actuam sobre a célula que sintetiza o mensageiro químico e o liberta
Sinais químicos.

Hormonas são moléculas produzidas por células das glândulas endócrinas e secretadas no sangue. Podem actuar em muitas células diferentes ao mesmo tempo porque circulam pelo corpo todo. Ligam-se a receptores nas células alvo que podem ficar a grande distância.

Neurotransmissores são moléculas libertadas pelas extremidades dos axónios. Ligam-se a receptores no alvo que estámuito perto e pode ser um outro neurónio, uma célula muscular ou uma célula de uma glândula endócrina.

Sinais químicos

Neurónios, células endócrinas e outras células podem secretar o mesmo mensageiro químico.

Um mensageiro particular pode funcionar como neurotransmissor, como hormona ou como uma substância parácrina/autocrina.
Exemplo: A norepinefrinaéum neurotransmissorno cérebro, mas também é u ma hormona produzida pelas células das glândulas supra-renais.

Outros tipos de comunicação

Junções de comunicação(GAP junctions)
O citosol de células adjacentes comunica através destas junções através das quais passam iões, água e pequenas moléculas (não passam proteínas nem DNA). As moléculas movem-se de uma célula para a outra sem passar pelo fluído extracelular.

Comunicação justácrina

O mensageiro não élibertado e fica ligado àmembrana da célula em que foi produzido. Quando esta célula encontra outra com um receptor para o mensageiro as células ficam ligadas através do mensageiro. Mecanismo muito importante no crescimento e diferenciação de tecidos.

Outros processos relacionados com homeostase

Adaptação característica que favorece a sobrevivência num ambiente específico. Os mecanismos de controlo homeostático são adaptações biológicas hereditárias.
Aclimatação Refere-se ao melhoramento de um mecanismo de controlo homeostático jáexistente, em presença de um determinado tipo de stress.
Num indivíduo a aclimatação éreversível, mas a adaptação não.
Ritmos biológicosRitmos circadianos

•Estado de alerta
• Sono
•Concentração de certas hormonas no sangue •Excreção de iões na urina
São exemplo de um sistema feedforwardque opera sem detectores.

Equilíbrio na homeostase das substâncias

1) o balanço total de uma substância no corpo depende das velocidades relativas de ganho e perda dessa substância. Pode ser positivo, negativo ou estável.
2) a concentração da substância na pooltambém depende das trocas dentro do corpo.

Referências: www.ebah.com.br/content/ABAAAgQ8oAE/homeostase
O texto foi reproduzido na integra, todos os créditos são de Rodrigo Bonfim