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1 O organismo humano

O

que está por vir é uma aventura surpreendente – aprender sobre a estrutura e a função do corpo humano e as complexas verificações e equilíbrios que o regulam. A resposta de Renzo ao comer a barrinha de cereal é um bom exemplo do quanto é importante para o corpo este sistema de verificações e equilíbrios. Talvez você tenha tido uma experiência similar, mas com um desfecho diferente. Você acordou tarde, atrasado para sua aula das 8 horas e não tomou seu café da manhã. Em seguida, a caminho da aula de Anatomia e Fisiologia, você comprou uma barra de cereal em uma máquina. Comer a barra ajudou você a se sentir melhor. A explicação para essas experiências está no processo de homeostase; para você, a homeostase foi mantida, mas, para Renzo, ocorreu uma quebra na homeostase. Ao longo deste livro, o tema principal é a homeostase. Quando você pensa sobre o caso de Renzo, pode perceber o quanto o corpo humano é capaz de ter uma coordenação inacreditável de milhares e milhares de processos. Conhecer a anatomia e a fisiologia humana é também a base para entender a doença. O estudo da anatomia e da fisiologia humana é importante para os estudantes que planejam seguir uma profissão na área das ciências da saúde, pois os profissionais da saúde necessitam de um sólido conhecimento sobre as estruturas e as funções a fim de exercer seus deveres. Além disso, o entendimento da anatomia e da fisiologia prepara-nos para avaliar tratamentos recomendados, revisar de forma crítica anúncios e reportagens da literatura popular e discutir racionalmente o corpo humano com profissionais da saúde e leigos.

❯ Aprenda a prognosticar Renzo, o dançarino da fotografia, está em equilíbrio perfeito, e até mesmo um leve movimento em qualquer direção pode levá-lo a ajustar sua posição. O corpo humano ajusta seu equilíbrio entre todas as suas partes por meio de um processo chamado homeostase. Imagine que Renzo esteja apresentando alteração da glicemia. Mais cedo, um pouco antes de esta foto ser feita, ele comeu uma barra de cereal. Conforme a barra foi digerida, a glicose no sangue aumentou. Normalmente, pequenos agrupamentos de células no pâncreas respondem ao aumento da glicemia secretando insulina. A insulina aumenta a passagem do açúcar do sangue para dentro das células. Porém, Renzo não se sentiu satisfeito com sua barra de cereal. Ele sentia-se tonto e ainda com fome, sintomas que temia serem devido à sua história familiar de diabetes. Por sorte, seu treinador testou sua glicemia e verificou que ela estava muito maior que o normal. Após visitar seu médico, Renzo foi equipado com uma bomba de insulina, e agora seus níveis de glicemia estão normalizados. Após ler sobre homeostase neste capítulo, formule uma explicação sobre os níveis de glicose sanguínea de Renzo antes e depois da consulta com seu médico.

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PARTE 1

Organização do corpo humano

1.1 Anatomia e fisiologia METAS DE APRENDIZAGEM Após ler esta seção, você estará apto a A. Definir anatomia e descrever os níveis nos quais a anatomia pode ser estudada. B. Definir fisiologia e descrever os níveis nos quais a fisiologia pode ser estudada. C. Explicar a importância da relação entre estrutura e função.

Anatomia é a disciplina científica que investiga a estrutura do corpo – por exemplo, o formato e o tamanho dos ossos. Além disso, a anatomia examina a relação entre a estrutura de uma parte do corpo e sua função. Assim, o fato de as células ósseas estarem cercadas por uma substância dura mineralizada capacita os ossos a fornecerem apoio e suporte. Entender a relação entre estrutura e função torna mais fácil entender e apreciar a anatomia. A anatomia pode ser estudada em diferentes níveis. Aanatomia do desenvolvimento estuda as mudanças estruturais que ocorrem entre a concepção e a vida adulta. A embriologia, uma subespecialidade da anatomia do desenvolvimento, analisa as mudanças desde a concepção até o fim da oitava semana do desenvolvimento. Algumas estruturas, como as células, são tão pequenas que devem ser estudadas com a utilização de um microscópio. A citologia examina as características estruturais das células, e a histologia examina os tecidos, os quais são compostos por células e pelos materiais que as cercam. A anatomia geral, o estudo das estruturas que podem ser examinadas sem a ajuda de um microscópio, pode ser abordada a partir de uma perspectiva sistêmica ou de uma perspectiva regional. Na anatomia sistêmica, o corpo é estudado sistema por sistema. Um sistema é um grupo de estruturas que têm uma ou mais funções comuns, como o sistema circulatório, o nervoso, o respiratório, o esquelético ou o muscular. A abordagem sistêmica é a adotada neste e na maioria dos outros livros-texto introdutórios. Na anatomia regional, o corpo é estudado área por área. Dentro de cada região, como a cabeça, o abdome ou o braço, todos os sistemas são estudados simultaneamente. A abordagem regional é adotada na maioria dos programas de graduação nas escolas médicas e odontológicas. A anatomia de superfície é o estudo da forma externa do corpo e sua relação com as estruturas mais profundas. Por exemplo, o esterno (osso do peito) e partes das costelas podem ser vistos e palpados (sentidos) na frente do peito. Os profissionais da saúde usam essas estruturas como pontos de referência anatômicos para identificar regiões do coração e pontos no peito onde certos sons cardíacos podem ser mais bem escutados. O imageamento anatômico utiliza radiografias (raios X), ultrassonografia, ressonância magnética (RM) e outras tecnologias para criar imagens das estruturas internas (Tab. 1.1). O imageamento anatômico tem revolucionado a ciência médica. Alguns cientistas estimam que, nos últimos 20 anos, tenha ocorrido mais progresso na medicina clínica do que o ocorrido em toda a história da medicina. O imageamento anatômico tem fornecido a principal contribuição para este progresso. Ele permite ao médico olhar para dentro do corpo com acurácia fascinante e sem o trauma e o risco de uma cirurgia exploratória. Embora a maioria

da tecnologia usada no imageamento anatômico seja muito nova, o conceito e as tecnologias iniciais são muito antigos. Em 1895, Wilhelm Roentgen (1845-1923) tornou-se o primeiro cientista médico a usar os raios X para ver o interior do corpo. Os raios eram chamados de raios X porque ninguém sabia o que eles eram. Existe risco em potencial sempre que o corpo humano é exposto a raio X, ultrassonografia, campos eletromagnéticos ou substâncias marcadas radiativamente. Este risco deve ser medido contra o benefício médico. Numerosos estudos têm sido conduzidos e ainda estão sendo feitos para determinar os efeitos da exposição diagnóstica e terapêutica aos raios X. O risco do imageamento anatômico é minimizado usando as menores doses possíveis que forneçam a informação necessária. Não existe risco conhecido para ultrassom ou campos eletromagnéticos nos níveis utilizados para o diagnóstico. Tanto a anatomia de superfície quanto o imageamento anatômico fornecem informações importantes para o diagnóstico de doenças. Porém, dois seres humanos nunca são estruturalmente idênticos. As anomalias anatômicas são características físicas que diferem do padrão normal. As anomalias anatômicas podem variar em gravidade de relativamente inofensivas a com risco à vida. Por exemplo, cada rim é normalmente suprido por um vaso sanguíneo, mas em alguns indivíduos um rim é suprido por dois vasos sanguíneos. De qualquer maneira, o rim recebe sangue adequadamente. Por outro lado, na condição chamada síndrome do bebê azul, certos vasos sanguíneos que partem do coração da criança não estão corretamente ligados aos locais corretos; o sangue não é efetivamente bombeado aos pulmões e, então, os tecidos não recebem oxigênio de maneira adequada. Fisiologia é a investigação científica dos processos ou funções dos seres vivos. Os principais objetivos quando se estuda a fisiologia humana são entender e predizer as respostas do corpo aos estímulos e entender como o corpo mantém condições dentro de uma faixa estreita de valores em um ambiente constantemente em mudança. Como a anatomia, a fisiologia pode ser abordada em muitos níveis. A fisiologia celular examina os processos que ocorrem nas células, e a fisiologia sistêmica considera as funções dos órgãos dos sistemas. A neurofisiologia tem como foco o sistema nervoso, e a fisiologia circulatória trata do coração e dos vasos sanguíneos. A fisiologia frequentemente examina sistemas em vez de regiões, pois uma função particular pode envolver porções de um sistema em mais de uma região. Os estudos do corpo humano devem envolver tanto anatomia quanto fisiologia, pois estruturas, funções e processos estão interligados. A patologia é a ciência médica que lida com todos os aspectos da doença, com ênfase sobre a causa e o desenvolvimento de condições anormais, bem como mudanças estruturais e funcionais resultantes da doença. A fisiologia do exercício tem como foco as mudanças na função e na estrutura causadas pelo exercício. AVALIE O SEU PROGRESSO 1. Como o estudo da anatomia difere do estudo da fisiologia? 2. O que é estudado na anatomia geral? E na anatomia de superfície? 3. Qual tipo de fisiologia é empregado quando se estuda o sistema endócrino? 4. Por que a anatomia e a fisiologia normalmente são estudadas juntas?

CAPÍTULO 1

TABELA 1.1

O organismo humano

Imageamento anatômico

Técnica de imageamento

Imagem

Exemplos clínicos

Raio X

Esta radiação eletromagnética de ondas extremamente curtas (ver Cap. 2) move-se através do corpo, expondo uma placa fotográfica para formar uma radiografia. Ossos e corantes radiopacos absorvem os raios e criam áreas não expostas que aparecem brancas no filme fotográfico. Quase todas as pessoas já fizeram uma radiografia, seja para visualizar um osso quebrado ou para checar uma cárie em um dente. Porém, a principal limitação das radiografias é que elas fornecem somente uma imagem plana bidimensional (2D) do corpo.

Ultrassonografia

A ultrassonografia, a segunda técnica de imageamento mais antiga, foi primeiramente desenvolvido no início dos anos 1950 como extensão da tecnologia dos sonares da Segunda Guerra Mundial. Ele usa ondas sonoras de alta frequência, as quais são emitidas de um transmissor-receptor colocado sobre a pele na área a ser examinada. As ondas sonoras atingem os órgãos internos e voltam para o receptor sobre a pele. Mesmo que a tecnologia básica seja bastante antiga, os mais importantes avanços neste campo ocorreram somente após ter sido possível analisar por computador as ondas sonoras refletidas. Uma vez que o computador analisa o padrão de ondas sonoras, a informação é transferida para um monitor e visualizada como um sonograma. Um dos mais recentes avanços na tecnologia do ultrassom foi a capacidade de computadores mais avançados analisarem mudanças na posição por meio de movimentos em “tempo real”. Entre outras aplicações médicas, o ultrassom é comumente utilizado para avaliar a condição do feto durante a gravidez.

Tomografia computadorizada (TC)

A tomografia computadorizada (TC), desenvolvida em 1972 e originalmente chamada de tomografia computadorizada axial, consiste em imagens de raios X analisadas por computador. Um tubo de raio X de baixa intensidade é girado ao longo de um arco de 360° em torno do paciente, e as imagens são projetadas para um computador. Então, o computador constrói a imagem de uma “fatia” através do corpo no ponto onde o feixe de raio X foi focado e girado (a). Alguns computadores são capazes de fazer várias imagens a pequenas distâncias e unir as fatias para produzir uma imagem tridimensional (3D) de uma parte do corpo (b).

(a)

(b)

Angiografia por subtração digital (ASD)

A angiografia por subtração digital (ASD) é um passo além da TC. Uma imagem radiográfica 3D de um órgão, como o encéfalo, é feita e armazenada em um computador. Então, um corante radiopaco é injetado no sangue, e uma segunda imagem radiográfica computadorizada é feita. A primeira imagem é subtraída da segunda, aumentando muito as diferenças reveladas pelo corante injetado. Estas imagens dinâmicas computadorizadas podem ser usadas, por exemplo, para guiar um cateter em uma artéria carótida durante uma angioplastia, um procedimento pelo qual um pequeno balão comprime o material que obstrui a artéria.

Ressonância magnética (RM)

A ressonância magnética direciona ondas de rádio em uma pessoa deitada dentro de um grande campo eletromagnético. O campo magnético promove o alinhamento dos prótons dos vários átomos (ver Cap. 2). Devido à grande quantidade de água no corpo, o alinhamento do próton do átomo de hidrogênio é mais importante neste sistema de imageamento. Ondas de rádio de certas frequências, as quais mudam o alinhamento dos átomos de hidrogênio, são então direcionadas ao paciente. Quando as ondas de rádio são desligadas, os átomos de hidrogênio realinham de acordo com o campo magnético. O tempo que os átomos de hidrogênio levam para realinhar é diferente para os vários tecidos do corpo. Estas diferenças podem ser analisadas por computador para produzir secções muito nítidas ao longo do corpo. A técnica também é muito sensível em detectar algumas formas de câncer mais facilmente do que a varredura por TC.

Tomografia por emissão de pósitrons (PET)

A tomografia por emissão de pósitrons (PET) pode identificar o estado metabólico de vários tecidos. Esta técnica é particularmente útil em analisar o encéfalo. Quando as células estão ativas, elas estão usando energia. A energia de que elas necessitam é suprida pela quebra da glicose. Se for dada ao paciente glicose marcada radiativamente, as células ativas captam a glicose marcada. Conforme a radiatividade na glicose decai, partículas subatômicas positivamente carregadas chamadas pósitrons são emitidas. Quando os pósitrons colidem com elétrons, as duas partículas aniquilam uma à outra e raios gama são liberados. Os raios gama podem ser detectados, localizando as células que estão metabolicamente ativas.

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PARTE 1

Organização do corpo humano

1.2 Organização estrutural e funcional do corpo humano METAS DE APRENDIZAGEM Após ler esta seção, você estará apto a A. Nomear os seis níveis de organização do corpo e descrever as principais características de cada nível. B. Listar os 11 sistemas de órgãos, identificar seus componentes e descrever as principais funções de cada sistema.

O corpo pode ser estudado em seis níveis de organização: químico, celular, tecidual, órgão, sistema de órgãos e organismo inteiro (Fig. 1.1). 1. Nível químico. O nível químico envolve interações entre átomos, os quais são pequenos blocos de construção da matéria. Os átomos combinam-se para formar moléculas, como água, carboidratos, gorduras e proteínas. A função de uma molécula está intimamente ligada à sua estrutura. Por exemplo, moléculas de colágeno são fibras proteicas semelhantes a um cordão que fornecem resistência estrutural e flexibilidade à pele. Com o envelhecimento, a estrutura do colágeno muda e a pele torna-se frágil e deforma-se mais facilmente. Será apresentada uma breve revisão de química no Capítulo 2. 2. Nível celular. Células são as unidades básicas estruturais e funcionais de plantas e animais. Moléculas combinam-se para formar organelas (pequenos órgãos), os quais são as menores estruturas que compõem as células. Por exemplo, o núcleo é uma organela que contém a informação hereditária da célula e as mitocôndrias são organelas que produzem trifosfato de adenosina (ATP), uma molécula que a célula usa para obter energia. Embora os tipos celulares apresentem diferenças na sua estrutura e função, eles têm muitas características em comum. Conhecer essas características, bem como suas variações, é essencial para entender anatomia e fisiologia. A célula será discutida no Capítulo 3. 3. Nível tecidual. Um tecido é composto por um grupo de células similares e pelos materiais que as circundam. As características das células e dos materiais circundantes determinam as funções do tecido. Os numerosos tecidos que compõem o corpo são classificados em quatro tipos básicos: epitelial, conectivo, muscular e nervoso. Os tecidos serão discutidos no Capítulo 4. 4. Nível de órgão. Um órgão é composto por dois ou mais tipos de tecidos que realizam uma ou mais funções comuns. Abexiga urinária, o coração, o estômago e o pulmão são exemplos de órgãos (Fig. 1.2). 5. Nível de sistema de órgãos. Um sistema de órgãos é um grupo de órgãos que juntos realizam uma função comum ou um conjunto de funções e são, portanto, vistos como uma unidade. Por exemplo, o sistema urinário consiste nos rins, ureteres, bexiga urinária e uretra. Os rins produzem urina, que é transportada pelos ureteres à bexiga urinária, onde é estocada até ser eliminada do corpo através da uretra. Neste texto, são considerados 11 principais sistemas orgânicos: tegumentar, esquelético, muscular, nervoso, endócrino, circulatório, linfático, respiratório, digestório, urinário e reprodutor. A Figura 1.3 apresenta um breve resumo destes sistemas de órgãos e suas funções.

6. Nível de organismo. Um organismo é qualquer ser vivo considerado como um todo – seja composto por uma célula, como uma bactéria, ou por trilhões de células, como um ser humano. O organismo humano é um complexo de sistemas de órgãos, todos mutuamente dependentes uns dos outros. AVALIE O SEU PROGRESSO 5. Do mais simples para o mais complexo, liste e defina os seis níveis de organização do corpo. 6. Quais são os quatro tipos básicos de tecidos? 7. Em relação à Figura 1.3, quais são os dois sistemas de órgãos responsáveis pela regulação dos outros sistemas orgânicos? Quais são os dois responsáveis pela sustentação e pelo movimento?

❯ APRENDA A PROGNOSTICAR 2 Em um tipo de diabetes, o pâncreas falha em produzir insulina, uma substância química normalmente sintetizada pelas células pancreáticas e liberada no sangue. Liste os níveis de organização nos quais você acha que este distúrbio pode ser corrigido.

1.3 Características da vida METAS DE APRENDIZAGEM Após ler esta seção, você estará apto a A. Listar e definir as seis características da vida.

Seres humanos são organismos que compartilham características com outros organismos. A característica comum mais importante de todos os organismos é a vida. Este texto reconhece seis características essenciais da vida: 1. Organização refere-se a interrelações específicas entre as partes de um organismo e como estas partes interagem para desempenhar funções específicas. Seres vivos são extremamente organizados. Todos os organismos são compostos por uma ou mais células. Células, por sua vez, são compostas por organelas extremamente especializadas, as quais dependem da organização precisa de grandes moléculas. Uma perturbação desse estado organizado pode resultar em perda de funções ou, até mesmo, em morte. 2. Metabolismo refere-se a todas as reações químicas que ocorrem em um organismo. Inclui a capacidade de um organismo quebrar moléculas de alimento, as quais o organismo usa como fonte de energia e como matéria-prima para sintetizar suas próprias moléculas. A energia também é usada quando uma parte de uma molécula se move em relação a uma outra parte, mudando o formato da molécula. Mudanças no formato da molécula podem levar a mudanças no formato celular, as quais podem produzir movimento do organismo. O metabolismo é necessário para funções vitais, como responsividade, crescimento, desenvolvimento e reprodução. 3. Responsividade é uma capacidade de o organismo sentir mudanças no ambiente externo ou interno e ajustar-se a essas mudanças. As respostas incluem ações como mover-se em direção a alimento ou água e afastar-se de condições perigosas ou ambientes hostis. Organismos podem também

Figura FUNDAMENTAL

1 Nível químico. Átomos (esferas coloridas) combinam-se para formar moléculas. 1 2 Nível celular. Moléculas formam organelas, como núcleo e mitocôndrias, que compõem a célula.

Átomos Mitoc...