quarta-feira, 12 de junho de 2013

Histofisiologia do Coração e a Condução Cardíaca

Como continuação do post anterior, vamos falar sobre como ocorre a condução do impulso nervoso sobre as células cardíacas, e quais os mecanismos necessários para o correto processo.

Antes de falarmos sobre condução, é necessário entender o que é potencial de ação (PA). Para que ocorra a condução é fundamental que exista um estímulo adequado que mude a polarização transitória na transmembrana, sendo isso chamado de potencial de ação. E é exatamente isso que caracteriza as fases de polarização das células, sendo elas divididas em: fase 0, fase 1, fase 2, fase 3 e fase 4.

A fase 0 (chamada de despolarização rápida) é caracterizada pela "perturbação"do repouso em que a célula se encontra, provocado por um estímulo elétrico. Esse estímulo (desde que na quantidade adequada) é o suficiente para que ocorra a abertura de canais de sódio rápidos, que são voltagem-dependentes, resultando na entrada de sódio para o citoplasma (influxo de sódio -INa), mesmo que de maneira rápida. Essa pequena quantidade de sódio é o suficiente para promover outras despolarizações e faz com que outros canais sejam influenciados e se abram, aumentando rapidamente o INa.

Na fase 1 (conhecida como fase de repolarização) ocorre o fechamento dos canais de sódio rápidos que foram abertos na fase 0, devido a falta de estímulo. Essa repolarização ocorre de certa forma pela abertura dos canais de potássio (Ito1) e dos de cloro (Ito2), que se destinam para fora da célula. Essa abertura ocorre devido a despolarização inicial, por isso se fecham em seguida.

A fase 2 (chamada de platô) é caracterizada por um equilíbrio mantido entre a entrada de cálcio (pelo canal ICa(L)) e a saída de potássio (pelo canal IKS- é um canal lento). Essa fase também recebe uma pequena ajuda dos canais de troca de sódio-cálcio (INa,Ca) e da bomba de sódio-potássio (INa,k).

Na fase 3 (também chamada de fase de repolarização rápida) ocorre o fechamento dos canais ICa(L), mas os canais IKS permanecem abertos, o que faz com que tenha uma polarização negativa, e outros canais de potássio também se abram ( IK- é um canal rápido,  IK1). Quando ocorre a queda do PA, estabelecendo assim a repolarização da célula, o IKR se fecha, mas o IK1 se mantém aberto para atuar na fase 4.

A fase 4 (conhecida como fase de repouso) mantém o seu controle unicamente pelo IK1, que equilibra o PA característico do repouso, e assim permanece até que se estabeleça outro estimulo que vai desencadear o ciclo outra vez.




Entretanto, essa condução não é uniforme, isto é, não acontece da mesma forma para todas as células. Podemos classificá-las quanto a sua resposta ao PA, sendo elas: células de resposta rápida e células de resposta lenta.
As células de resposta rápida são as responsáveis pela contração do miocárdio em si, e se encontram nas células do sistema His-Purkinge e as células do miocárdio atrial e ventricular. Elas seguem o padrão explicado acima, diferentemente do que ocorre nas células de resposta lenta.
As células de resposta lenta são as responsáveis pelo inicio da onda de despolarização cardíaca, e se encontram no nodo sino-atrial e no nodo atrio-ventricular. Elas apresentam algumas pequenas diferenças, como  o fato o estado de repouso ser menos negativo do que é considerado normal (ao invés de -90 mV, é aproximadamente -60 mV), e por esse fato recebe o nome de pré-potencial. Por esse fato, pode-se dizer que não existe a fase 1 e a fase 2, pois essa pequena diferença faz com que a célula não receba a quantidade de estímulo adequado para se despolarizar. Além disso, na fase 4 atua um outro canal de sódio (If), que é ativado pela repolarização da membrana.

A linha em vermelho representa o potencial de ação nas células de resposta rápida, enquanto a de azul representa as células de resposta lenta.

A condução de uma fibra para outra ocorre por meio dos discos intercalares, que possuem uma menor resistência elétrica que geram uma movimentação de íons mais efetiva, e o que acaba, pela despolarização de uma célula, gerando o PA em outra.
Por último, o sentido da condução se dá da seguinte maneira: o estímulo chega no nodo sino atrial, que propaga o sinal para outros quatro feixes: Feixe de Batchman, Trato Internodal Anterior, Trato Internodal Médio e Trato Internodal Posterior. Os três tratos internodais confluem para o nodo átrio-ventricular, e dele o estimulo de propaga para o Feixe de Hiss que se divide em ramo de condução direito e ramo de condução esquerdo. Dos ramos, ocorre a propagação para as fibras de Purkinje, representados a seguir:


Representação da sequência da condução cardíaca, tendo como início o nodo sino-atrial (na imagem representado como nodo sinusal)

Fontes:

http://stbfisio.blogspot.com.br/2008/01/eletrofisiologia-cardaca-membrana.html 
http://pt.scribd.com/doc/7439621/Cardiologia-Fisiopatologia-das-Arritmias-Cardiacas
http://www.virtual.epm.br/material/tis/curr-bio/trab2003/g5/fibra5.html 
http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_de_acción_card%C3%ADaco 
http://www.dfarmacia.com/farma/ctl_servlet?_f=37&id=13023366 

O sistema imune e o Óxido Nítrico


Apesar do tema central deste blog ser a hipertensão, vai-se falar nesta postagem sobre um tema diferente: o sistema imune. Para isso, cabe-nos levar em conta que o óxido nítrico desempenha nesse um papel fundamental. Sabe-se que ele é responsável por, junto com seus derivados, matar micróbios, sendo um mediador na defesa de um organismo infectado, e células tumorais. 

Para se entender a ação do óxido nítrico no sistema imunológico, é preciso antes esclarecer um fato. Existem duas formas da NO-sintase (a enzima responsável pela produção do óxido a partir do aminoácido arginina). A primeira é chamada de constitutiva (c-NOS) e está envolvida na sinalização celular (por cGMP, muitas vezes induzindo vasodilatação). É dependente de íons cálcio e calmodulina, encontrando-se principalmente em células endoteliais vasculares (NOS endotelial, e-NOS) e neurônios (NOS neuronal, n-NOS). Sua produção de óxido nítrico é geralmente bem pequena (da ordem de nano ou picomols). 

A outra isoforma chamada de NOS induzível (i-NOS) não é expressa (por síntese proteica/tradução de mRNA) em condições usuais (e, quando expressa, requer algumas horas para ser produzida), tendo sua produção induzida por citocinas[1] e endotoxinas[2] em várias células (como macrófagos, linfócitos T, neutrófilos e até as próprias células endoteliais). É capaz de sintetizar grandes quantidades de óxido nítrico de maneira ininterrupta até que se esgotem o substrato ou cofatores para sua síntese ou haja morte celular.

O óxido nítrico produzido desta última maneira é capaz de “atacar“ quimicamente e destruir microrganismos parasitas e células cancerígenas. Essas propriedades citotóxicas do óxido nítrico derivam de sua ação direta ou da ação de produtos resultantes deste com outros compostos liberados em processos inflamatórios.

Sua ação indireta ocorre sobretudo em decorrência de infecções. Nesses casos, algumas células[3] secretam o óxido e substâncias intermediárias e extremamente reativas derivadas do oxigênio. O NO reage com essas substâncias, gerando compostos citotóxicos. Um exemplo de reação é com o ânion superóxido (O2-), formando peroxinitrito (ONOO-), o qual tem grande poder de oxidar proteínas. O peroxinitrito pode ainda reagir com íons H+, formando ONOOH, o qual se decompõe em OH e dióxido de nitrogênio (NO2)[4]. O radical hidroxil (OH), por ser um radical livre[5], é extremamente tóxico e reativo, potencializando a toxidade do óxido nítrico e do superóxido.

Já sua ação direta se baseia em sua reação com o metais (principalmente o ferro) em proteínas e enzimas alvo. Assim, consegue inativar complexos proteicos essenciais para a síntese de DNA, para a Cadeia Transportadora de Elétrons, para o ciclo de Krebs e a multiplicação celular (mitose)[6]. Isso só é possível devido ao fato de o próprio óxido nítrico ser um radical livre e, assim, poder reagir facilmente com biomoléculas.

Contudo, vale ressaltar que a célula que produz o óxido nítrico com essas finalidades, bem como suas vizinhas, não estão imunes às propriedades citotóxicas do óxido nítrico, podendo ser danificadas e até destruídas.[7]

Apesar de o uso do óxido nítrico como agente de defesa do sistema imune não ser algo exclusivo de um único grupo celular, essa função é preferencialmente exercida por certos tipos de leucócitos. Essas células – também conhecidas como glóbulos brancos – são componentes dos elementos figurados do sangue, sendo responsáveis pela defesa do organismo contra agentes patogênicos.

Dentro os vários tipos de leucócitos, estão os granulócitos, os quais possuem vários lisossomos[8] e vesículas secretoras (ou grânulos, daí seu nome). Entre os granulócitos, destacam-se ainda os neutrófilos (o tipo mais comum de granulócito), responsáveis pela fagocitose de parasitas unicelulares e microrganismos (principalmente, as bactérias), ou seja, são responsáveis por englobar e digerir organismos ou partículas estranhas. O citoplasma dessas células contém um tipo especial de grânulos: os do tipo azurófilos. Essas estruturas celulares são uma das principais responsáveis por produzir radicais livres e compostos oxidantes a partir do óxido nítrico, sendo as primeiras células a chegar a um local acometido por inflamação. Assim, são responsáveis diretamente por impedir que uma infecção e, caso a infecção já tenha ocorrido, minimizam sua generalização para o organismo. Abaixo, segue uma foto de um neutrófilo com seus grânulos azurófilos (em destaque, de cor púrpura):
Fontes:
    http://books.google.com.br/books?id=S-wTcL09ROAC&pg=PA75&lpg=PA75&dq=grânulos+azurófilos+radicais+livres+óxido+n%C3%ADtrico&source=bl&ots=vKcjCjqvpR&sig=y9LPQVwOJS0M9FJl_daVl0q3Gag&hl=pt&sa=X&ei=Rlq4UdjPH5Ly9gS01oHQAw&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q=grânulos%20azurófilos%20radicais%20livres%20óxido%20n%C3%ADtrico&f=false
http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CDIQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.revistas.ufg.br%2Findex.php%2FREF%2Farticle%2Fdownload%2F3026%2F3048&ei=Rlq4UdjPH5Ly9gS01oHQAw&usg=AFQjCNGtmPrkTgP8PjlMVT56_6ljXtVHMw&sig2=63L8JVQft6LXA9gt-5tiAg&bvm=bv.47810305,d.eWU
http://www.drashirleydecampos.com.br/noticias/15980 
http://www.oocities.org/veterinariobr/materias/hematologia/leucocitos.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Endotoxin
http://www.infoescola.com/citologia/neutrofilos/
Alberts, Bruce. Biologia Molecular da Célula; tradução Ana Letícia de Souza Vanz. 5a edição. Porto Alegre: Artmed, 2010.



[1] Citocinas são proteínas ou peptídeos que mediam a comunicação intercelular, atuando como sinalizadores extracelulares.

[2] Endotoxinas são toxinas da parede celular bacteriana que só são liberadas no meio após a destruição dessa estrutura.

[3] Macrófagos, neutrófilos e células endoteliais.

[4] Além dessas substâncias tóxicas, podem ser geradas várias outras como NO-2, N2O3 e NO3.

[5] Radical livre é qualquer espécie química (geralmente, átomo ou molécula) que, apresentando pelo menos um elétron desemparelhado, é extremamente reativo. Nas células, é responsável por gerar danos aos ácidos nucleicos (DNA e RNA) e desencadear processos tumorais.

[6] Dois dos processos descritos anteriormente são essenciais para a manutenção da vida celular, uma vez que dizem respeito à produção de energia para a célula (ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons). Desse modo, isso pode causar morte celular de parasitas ou células tumorais. Já a inibição da síntese de DNA e da divisão celular são processos associados diretamente ao combate às células tumorais (aquelas que se dividem de modo incontrolado), mas também pode evitar a propagação de um microrganismo parasitário no hospedeiro.

[7] Já se associou o excesso de óxido nítrico a vários processos patológicos como asma, lesões ateroscleróticas, gastrite induzida por Helicobacter pylori, esclerose múltipla, artrite reumatoide, dentre outras.

[8] Lisossomos são vesículas membranosas produzidas pelo aparelho de Golgi e que abrigam internamente enzimas digestivas.

terça-feira, 11 de junho de 2013

Antioxidantes e a reação de Fenton




No post anterior foi relatada a importante participação dos antioxidantes no combate aos radicais livres. Nesse post será explicitado o conceito de antioxidantes, bem como a reação de Fenton.

Sucintamente, antioxidante é uma substância capaz de transferir elétrons para radicais livres, inibindo sua oxidação. Esse resultado é obtido já que o antioxidante se oxida, sendo muitas vezes agentes redutores como tióis, ácido ascórbico ou polifenóis. O poder do antioxidante é avaliado pelo quanto ele fica estável após a redução, ou seja, quanto mais estável o antioxidante fica após a redução, mais potente ele é. A força do antioxidante também está relacionada ao poder de troca de elétrons entre o antioxidante e o radical livre. 

Quimicamente, antioxidantes são compostos aromáticos que contém, no mínimo uma hidroxila. Eles podem ser classificados, primeiramente em dois amplos grupos: solúveis e não solúveis em água e se são ou não solúveis em lipídios. Também podem ser classificados em primários (compostos fenólicos que doam átomos de hidrogênio à radicais livres), sinergistas (amplificam a ação dos primários), removedores de oxigênio (capturam oxigênio presente no meio), biológicos (contêm várias enzimas e podem remover o oxigênio ou compostos altamente reativos de um sistema alimentício), agentes quelantes (complexam íons metálicos) e antioxidantes mistos.



Na aterosclerose, a oxidação da LDL (lipoproteína de baixa densidade) depende do equilíbrio entre a ação oxidativa e as defesas antioxidantes. Estudos in vitro mostraram que a oxidação da LDL só ocorre após o stress oxidativo ter depletado o conteúdo de antioxidantes da célula. Nesse sentido, a vitamina E, como já citada anteriormente, desempenha papel decisivo no combate à doença coronárias e merece destaque. Além dela, outras substâncias tem grande valia nesse combate, tais como vitamina C, flavonoides e probucol. 

A vitamina E é o antioxidante lipossolúvel predominante nos tecidos e na LDL e adicionada ao plasma aumenta a resistência da LDL à oxidação. Algumas de suas varias funções são: atua capturando os radicais peroxila (interrompe, então, a cadeia de peroxidação lipídica), reduz a adesão e agregação plaquetárias, inibe os fatores de coagulação dependentes de vitamina K, estimula produção de endotelina e atenua a inibição da produção de óxido nítrico. As fontes mais ricas de vitamina E são os óleos vegetais , grãos integrais, amêndoas, nozes, avelâs, verduras e germe de trigo. 


A reação de Fenton é definida hoje como a geração catalítica de radicais hidroxilo a partir da reação em cadeia entre o iõe ferroso (Fe2+) e o peróxido de hidrogênio (H2O2). Essa solução de peróxido de hidrogênio e o catalisador de ferro é usada na oxidação de impurezas ou águas residuais e na oxidação de compostos orgânicos tóxicos e não biodegradáveis. Uma grande importância biológica do reagente de Fenton está na criação de radicais livres através de substancias presentes in vivo. As reações de Fenton estão resumidas em duas equações abaixo:


Fontes:

BATLOUNI, Michel (1997), “Hipótese Oxidativa da Aterosclerose e Emprego dos Antioxidantes na Doença Arterial Coronária”. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, vol. 68.

Imagens:

Angiotensina e suas relações com a hipertensão


O sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA), presente em todos os animais vertebrados e invertebrados, consiste em um conjunto de enzimas e peptídeos (com seus respectivos receptores), produzidos pelos vasos sanguíneos e pelos tecidos, cuja função essencial é manter o equilíbrio homeostático da circulação e composição sanguínea. Isso significa que as substâncias produzidas por esse sistema são capazes de controlar o volume do plasma sanguíneo, a concentração de eletrólitos (íons/sais) e a pressão arterial (podendo estimular a vasoconstrição ou a vasodilatação).

Um peptídeo[1] produzido por esse sistema (nas células endoteliais, nas quais também é metabolizado) é a angiotensina-1,7. Esse peptídeo tem aplicação importante no tratamento da hipertensão devido a suas propriedades* vasodilatadoras. A angiotensina-1,7 é produzida, principalmente, a partir da angiotensina II ou diretamente a partir da angiotensina I[2]. Essas reações são catalisadas pela enzima conversora de angiotensina 2 (ECA 2, homóloga à ECA – vide notas de rodapé), sendo a reação mais eficiente quando se usa angiotensina do tipo II, do que quando se hidrolisa a do tipo I. 

A angiotensina-1,7 atua nos rins, induzindo o relaxamento da arteríola aferente (por meio de um receptor mediado pela liberação de óxido nítrico). Desse modo, o fluxo sanguíneo renal aumenta, produzindo-se mais urina e diminuindo o volume sanguíneo, o que acarreta a diminuição da pressão arterial. Vale ressaltar que essa angiotensina com atuação renal é produzida localmente e, portanto, não gera vasodilatação de modo generalizado no organismo.

Além de sua função diurética, o peptídeo atua diretamente no sistema cardiovascular, induzindo vasodilatação. O que se sabe é que sua ação é mediada pela bradicinina. A bradicinina é um hormônio polipeptídico (formado por nove resíduos de aminoácidos) que dilata e torna permeáveis os vasos sanguíneos. Apesar de sua função vasodilatadora, a bradicinina[3] gera contração do músculo liso não vascular dos brônquios e do intestino. Esse hormônio aumenta ainda a excreção de sódio pela urina, diminuindo a pressão arterial. Os efeitos da bradicinina, por sua vez, são ativados por prostaglandinas (mensageiros celulares derivados de ácidos graxos) e pelo óxido nítrico.

Em todos os casos, a angiotensina 1,7 ativa mecanismos periféricos de vasodilatação e inibe a síntese de certas proteínas. Assim, consegue exercer seus efeitos regulatórios sobre a pressão não só nos vasos sanguíneos e nos rins, mas também no cérebro. Parte de sua atuação consiste também em inibir não competitivamente os efeitos da angiotensina II[4] (que é vasoconstritor), da qual é antagonista. Além disso, inibe ainda a ECA (enzima responsável pela produção de angiotensina II).

Devido a todos os efeitos da angiotensina-1,7 bem como à ampla atuação do SRAA, é possível desenvolver inúmeros fármacos e tratamentos capazes de tratar, ou pelo menos, amenizar a hipertensão. Um dos mais conhecidos é o uso de inibidores da enzima de conversão da angiotensina (IECA’s), substâncias capazes de mimetizar parcialmente os efeitos da angiotensina-1,7. Essas drogas inibem a produção de angiotensina II e a degradação de bradicinina, favorecendo a vasodilatação e aumentando o volume de urina (com a consequente diminuição da volemia sanguínea). Entre os principais medicamentos que possuem princípio ativo de IECA estão Captopril, Fosinopril, Zofenopril, Enalapril, Benazepril, dentre outros.

Fontes:


http://www.bv.fapesp.br/pt/auxilios/5429/avaliacao-bioquimica-e-genetica-da-angiotensina-1-7-e-da-enzima-conversora-de-angiotensina-2-e-sua-e/
https://en.wikipedia.org/wiki/Angiotensin_II#Angiotensin_II
http://www.infoescola.com/fisiologia/sistema-renina-angiotensina/
https://en.wikipedia.org/wiki/Renin-angiotensin-aldosterone_system
https://en.wikipedia.org/wiki/Angiotensin
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1994039/


[1] A angiotensina-1,7 é um heptapeptídeo (formada por sete resíduos de aminoácidos), composto de aspartato, arginina, valina, tirosina, isoleucina, histidina e prolina. 

*Possui também propriedades anti-proliferativas, o que é importante para o tratamento de tumores; no entanto, isso está além do escopo desse blog, que versa sobre hipertensão.

[2] A angiotensina I (também um peptídeo) é obtido a partir de uma reação que usa como substrato o angiotensinogênio e, como enzima, a renina (é removido do substrato uma cadeia com 10 resíduos de aminoácidos, o que constitui a angiotensina I); a angiotensina I pode, também, se converter em angiotensina II, pela ação da enzima conversora de angiotensina (ECA). As angiotensinas I e II, porém, possuem propriedades vasoconstritoras, ao contrário da angiotensina-1,7. [A renina é produzida pelas células justaglomerulares dos rins e exportada para a corrente sanguínea, sendo a responsável por desencadear a cascata de reações que ativam o SRAA; já o angiotensinogênio é produzido pelo fígado (indo também para o plasma sanguíneo). ]


[3] Há dois receptores para a bradicinina: B1 e B2. O primeiro desencadeia repostas fisiológicas relacionadas a dor e inflamação; o segundo induz processos de vasodilatação. Ambos estão acoplados à proteína G.

[4] A angiotensina II é um estimulador da liberação de aldosterona, um hormônio produzido pelas glândulas suprarrenais, que aumenta a reabsorção de sódio nos rins, elevando a pressão arterial.