Esse trabalho tem por objetivo apresentar patologias que afetam os sistemas muscoloesquelético, visual, audtivo e cardiovascular e compreender as alterações biofísicas consequências dessas patologias.
E a título de preâmbulo, é importante questionar o que é biofísica e seu objeto de pesquisa, para melhor adentrar no objeto desse trabalho. De acordo com Duran (2003), a biofísica como área de conhecimento interdisiciplinar tem estado em constante evolução porque pesquisas e estudos mais recentes na ciência da vida levam a novos conhecimentos. E por isso são estudados na biofífica em escla macrocóspica e microscópica os fenômenos fisico-biológicos que envolvem organismo vivos e me nivel molecular, os comportamentos resultantes dos vários processos da vida, além da cooperação e integração entre os sistemas altamente organizados(objetos de pesquisa desse trabalho). E o estudo do aspecto molecular e celular dessas máquinas é que são as preocupações da biofísica para o entendimento de seu funcionamento, compreendendo como métodos e princípios da física e da química são utilizados para se chegar generalizações quantitativas de observações nas ciências biológicas, utilizando-se ferramentas matemáticas fundamentais.
De acordo com Heinene (2000), existe a origem desses se explica pela necessidade das trocas metabólicas das células com o meio exterior e a função desses sistemas é a constância do meio interior que é o conceito criado por Claude Bernard para os fluidos extracelulares. E mantendo essa constância, os sistemas conservam também em regime estacionário, o meio intacelulare o próprio ser vivo.
O sistema circulatório tem como função realizar a comunicação entre matéria e energia entre os diversos compartimentos biológicos, levando e trazendo continuamente
metabolitos diversos. Um exercício permanente de energia potencial e cinética sobre as partes dos organismos. E esse sistema é composto por: coração que é uma bomba pouco aspirante e muito premente; os vasos sanguíneos que formam uma rede contínua, unida ao coração; o sangue que é um fluido que é parte células e parte líquido; um sistema de controle que é autônomo, mas ligado ao sistema nervoso central.
Sobre o sistema cardiovascular, importa observar o aumento de doenças em uma progressão geométrica principalemente pela combinação de vários fatores, entre eles: a má alimentação; HTA (hipertensão arterial); consumos (álcool, tabaco); estresse; obesidade; sedentarismo e diabetes e que tem levado à morte milhares pessoas todo ano e outras com consequências graves que afetaram profundamente suas vidas e de seus familiares.
Essas varíaveis ambientais conjugadas também com a genética têm ocasionado várias patologias do sistema vascular, entre elas: síndromes da insuficiência cardíaca; anomalias congênitas; doenças do pericárdio; alterações Inflamatórias; doenças do endocárdio;doenças do miocárdio; cardiomiopatias; neoplasmas; aneurisma; rupturas; ateriosclerose; terosclerose; necrose fibrinóide; embolia e trombose.
Segundo Heneine (2000) o potencial de ação cardíaco pode ser registrado em várias partes do corpo, através de galvanômetros sensíveis. E o registro da atividade cardíaca é conhecido como etrocardiograma, abreviado por ECG. E o aparelho registrador chama-se etrocardiógrafo e o traçado do ECG fornece informações clínicas e científicas e importantes para análise de possíveis patologias.
Importa compreender que a circulaçaõ sanguínea é um sistema fechado com o volume circulatório em regime estacionário. Isso signficia que o sangue está contido em um sistema de boma hidráulica e vasos condutores, sem vazamento e o que entra de um lado é igual ao que sai do outro. E que a grande quantidade de sangue que é movimentada a cada impulso é a mesma na grande e pequena circulação.
Por exemplo, o edema pulmonar é um grave problema circulatório e sua origem se deve ao derespeito ao regime estacionário porque a quantidade de sangue que entra na pequena circulação é maior do que sai. E essa patologia acontece por causa do aumento da resistência à circulação por falha da bomba cardíaca. Com o acúmulo de sangue (estagnnação sanguínea) é impossibiltada a troca gasosa e tende a sair pelos alvéolos, afogando o paciente no próprio plasma.
Entre as doenças que mais frequentemente provocam lesões na parede dos vasos sanguíneos e que favorecem o surgimento de tromboses, a mais importante é a aterosclerose, ou seja, a formação de placas de ateroma no interior das artérias.
Já a aterosclerose consiste na deposição de gorduras e cálcio, entre outras substâncias, no lúmen de artérias que ficam estenosadas. E a velocidade do sangue aumenta e pressão lateral diminui, prejudicando a nutrição dos tecidos levando o indivíduo à isquemia (deficiência de sangue) e até mesmo ao infarto (necrose dos tecidos).
A trombose é um processo patológico que se caracteriza pela solidificação do sangue (formação de um trombo (coágulo de sangue) no interior de um vaso sangüíneo) dentro dos vasos ou coração e é resultada de uma alteração patogênica no processo normal da coagulação que impede a passagem do sangue ocasionando alterações biofísicas no sistema cardiovascular.
A trombose pode ter, entre outras causas, a alteraçaõ do fluxo sanguíneo que ocorre em várias doenças como a insuficiência cardíaca ou aumento da velocidade da corrente sanguínea como na hipertensão arterial e determinada arritimias cardíacas. E também a trombose pode ocorrer com o auemento da viscosidade sanguínea.
Essa patologia pode ser de duas formas: trombose venosa onde os trombos se formam no interior no interior de uma veia e mais comum nos membros inferiores e que gera como consequência a liberação de um pedaço do trombo(êmbolo) que pode causar a obstrução de uma artéria pulmuonar ocasionando a embulia pulmonar. Além do mais, um tromo venoso pode obstruir completamente o fluxo sanguíneo do vaso afetado e gerar uma acumulação de sangue no tecido drenado pela correspondente veia. E caso esse problema não seja detectado e resolvido, esse trombo pode ocasionar enfarte hemorrágico do tecido lesionado, levando à morte tecidular por asxifia e impedido o transporte de oxigênio.
Nesse sentido, os trombos podem reduzir o fluxo sanguíneo e ocasionar lesão isquêmica entre órgãos e tecidos e ao se deslocar pode criar êmbolos que é uma massa gasosa. De acordo com Gomes (2005) é muito importante considerar que os fenômenos trombóticos no leito vascular venoso apresentam bases fisiopatológicas diferentes das atuantes no leito arterial, ou seja: A trombose venosa depende mais da ativação dos fatores de coagulação existentes no plasma, enquanto que a trombose arterial depende muito mais dos fenômenos inerentes à ativação plaquetária.
Segundo o referido autor, a primeira condição, está ligada à menor velocidade do fluxo no leito venoso. Já no leito arterial, quando a coagulação é ativada num determinado ponto, a trombina formada é rapidamente deslocada daquele local e diluída na circulação, pela pressão e fluxo arteriais maiores. O fluxo venoso mais lento, propicia a formação de um círculo vicioso, em que a trombina formada ativa a formação de novo coágulo naquele mesmo local.
Outra patologia é a hipertensão de origem vascular que ocorre nos casos de arteriosclerose porque o vaso normal exige apenas 120mm Hg para fornecer um fluxo normal satisfatório e na volta, devolve 80mm de Hg também adequados às condições normais. Já o vaso esclerosado necessita pressão maior para ser dilatado em diâmetro equivalente. E a devolução de energia é maior porque as paredes são mais grossas e ainda necessitam mais energia para uma ditalação equivalente. Alemḿ do mais, a hipertensão de origem vascular ateromatosa é também acompanhada de aumento da resistência periférica ao fluxo sanguíneo. Quanto ao sistema respiratório a maioria dos seres vivos utilizam o oxigênio (aeróbios) como comburente e eliminam gás carbônico. E o sistema respiratório é composto por um ciclo de dois hemiciclos: a inspiração, onde o ar entra nos pulmões e depois é canalizado para o sangue é absorvido. E a expiração em que o ar é expelido pelos pulmões para o ambiente carreando gás carbônico e outros componentes. Nesse processo a circulação se encarrega de trazer oxigênio aos pulmões e trazer gás carbônico ao pulmão, mantendo
assim a homeostasia do meio interno.
Importa considerar que o aparelho respiratório é composto de um tubo, a traquéia que leva o ar ao pulmão e onde esse ar entra em contato com o sangue. Os pulmões que se encontram dentro de uma caixa ósseo-muscular, o tórax que se dilata e contrai através dos músculos intercostais e do diafragma. E entre o pulmão e a caixa toráxica há um duplo folheto seroso, formado pela pleura visceral colada ao pulmão e pleura parietal aderida ao tórax. E a traqueia se subdivide em brônquios e que se dividem em bronquíolos. E a partir das perda da cartilagem dos nos bronquíolos, começam a aparecer os alvéolos que são estruturas em forma de sáculos.
Vale destacar que ventilação, ou seja, a entrada e saída de ar em condições normais é puramente passiva. E um indivíduo com as vias aéreas obstruídas pode dilatar ou contrair o tórax que nenhum movimento de ar se verifica.
Em patologias como o enfisema, os alvéolos maiores dilatados são justamente os que funcionam pior que os alvéolos de tamanho normal. Quando há obstrução, os normais, menores se fecham ao se esvaziarem nos alvéolos doentes, agravando o efisema. Importa lembar que o efisema é uma patologia degenerativa que geralmente se desenvolve depois de muitos anos de agressão aos tecidos do pulmão devido ao cigarro e outras toxinas poluentes do ar. É uma doença que reduz a respiração normal e juntamente com a bronquite crônica constitui um conjunto de sinais e sintomas denominados de DPOC, levando ao distúrbio da função pulmonar.
E essa grave patologia fica mais fácil de ser compreendido quando se aplica os conhecimentos da biofísica para se mensurar os gradientes de concentração de gases tendo em vista que no estado estacionário alveolar – em todos esses gases, o alvéolo permanece em estado estacionário – o que entra é igual ao que sai. E importante discorrer sobre os aspectos biofísicos de transporte de gases existentes nos líquidos sob duas formas: combinados com solutos e dissolvidos fisicamente. O oxigênio, por exemplo, existe no sangue combinado à hemeglobina.
Quanto à biofísica da visão, esse sistema apresenta aspecitos biofísicos importantes e peculiares porque o globo ocular e seus acessários tratam a luz em seus dois aspectos fundamentais que são: luz como onda – há um meio refrator que forma imagem de objetos iluminados ou luminosos; luz como fóton: uma película fotossensível reversível que transforma energia eletromagnética do pulso luminoso em pulso elétrico.
As anomalias da visão podem ser classificadas da refração, da geometria óptica e da visão de cones. As anomalias da refração são:
Emetropia – é o estado refrativo normal do olho, e se define assim: sem acomodação: o ponto distante de visão nítida está no infinito; com acomodação, o ponto próximo de visão nítida está a 0,25m (25 cm); e a imagem não é deformada. Isso significa que, com o olho não acomodado, os raios paralelos que incidem na córnea ou raios paralelos que incidem na córnea ou raios divergentes que penetram no mecanismo refrativo do olho são focalizados exatamente na retina sem deformação.
Ametropia – são os desvios do estado emétrope, e se classificam em quatro grandes categorias:
miopia: a imagem é focalizada antes da retina (isso quer dizer que o ponto distante não está no infinito e se aproximou do ponto próximo). A correção da miopia se faz através de lentes divergentes que devolvem a imagem do objeto para o infinito. E a miopia ocorre por defeito da refraçao que se torna excessiva ou por defeitos de curvatura da córnea ou do globo ocular.
Hiperotopia ou hipermetropia : a imagem de raios paralelos se localiza depois da retina e imagens menos distantes e imagens de objetos menos distantes podem ser focalizadas corretamente apenas se houver alguma acomodação restante. E é causada por uma deficiência dos meios refrativos ou alterações na curvatura do globo ocular.
Presbiopia é a perda da acomodação com a idade e dificulta o trabalho manual e a leitura porque é necessário uma distância maior para a visão de detalhe e nessa distância maior a imagem formada é pequena.
Astigmatismo é a formação de imagens com efeito de lente cilìndrica. É a condição de imagem não pontual e a causa mais comum é a deformação de um dos raios de curvatura da córnea.
Quanto ao sistema auditivo, a biofísica da audição mostra fatos e dados importantes para compreender a importância desse sistema no processo de informação e comunicação através do som e mensagens emocionais. O som é a propagação de energia mecânica em meio material sob forma de movimento ondulatório com pulso longitudinal e pode ser representado por um movimento ondulatório.
Nesse sentido, alguns conceitos dentro da física como intensidade, altura e timbre. Intensidade corresponde ao nível de energia sonora e no movimento ondulatório é medido pela amplitude. A amplitude vai desde sons pouco audíveis como o falar cochichando até o barulho de um avião a jato. A altura corresponde à frequência do som emitido e os sons de maior frequência se dizem mais altos ou mais agudos; os sons de menor frequência, mais baixos ou mais graves. A voz humana vai desde o baixo profundo ao sofrano coloratura. E timbre também denominada de qualidade corresponde ao somatório de frequências harmônicas. E as frequências harmônicas são múltiplos inteiros de uma frequência fundamental que é mais longa.
Sobre o aparelho auditivo esse sistema transforma as diferenças de pressão do som em pulso elétrico que são enviadas ao cérebro onde causam a sensação psicofísica da audiçaõ. E esse aparelho auditivo tem três setores: ouvido externo que é formado pelo pavilhão auricuular, ou orelha, e o canal auditivo também conhecido como meato; ouvido médio: é uma cavidade limitada pelo tímpano e pelas paredes ósseas se comunicando com o exterior através da trompa de Eustáquio. E a função desse canal é equalizar as pressões interna e externa porque qualquer gradiente de pressão entre o ouvido médio e o ambiente é intorelável. No ouvido médio está a cadeia mecânica que transmite o som para as estruturas do ouvido interno. E essa cadeia mecânica é formada pelo tímpano e por três ossículos: materlo, bigorna e estribo. E o ouvido interno que é uma cavidade fechada onde circula um líquido envolvendo as estruturas alí contidas denominado perilinfa e contem a cóclea ou
caracol e os canais semicirculares.
Sobre anomalias e patologias do sistema auditivo podem ser agrupadas em dois grupos: surdez de condução: ha obstrução no canal auditivo externo ou lesões no tímpano ou ossículos; surdez nervosa onde já lesões na cóclea ou no nervo ótico. A surdez de condução pode ser ocasionada com obstrução por cerume ou secreções purulentas incrustadas. E outras lesões mais sérias são anquilosantes ou destrutivas dos ossículos. E se o indivíduo conserva a
condução óssea ele se benefia usando aparelhos auxiliares de audição porque o som passa pela caixa craniana e faz a cóclea vibrar. Já a surdez nervosa é mais grave se as lesões são irreversíveis porque pode resultar da destruição das estruturas da clócea e lesão no nervo ótico. O uso de antibióticos tipo estreptomicina ou tipo aminoglicosídeos pode causar lesões irreversíveis do nervo ótico. Pessoas que usaram esses antibióticos apresentam zumbidos nos ouvidos e até lesões ou perda total da audiçaõ.
Qauanto ao sistema muscoesqueleto importante destacar que os ossos e músculos são relevantes porque são os principais elementos responsáveis pela resistência nos diversos esforços em que os seres humanos são submetidos. E por isso, a capacidade de um osso para suportar uma compressão direta ou uma tensão de carga é proporcional à área de sua secção transversal, consequentemente um animal duas vezes maior que outro animal semelhante terá membros capazes de suportar quatro vezes mais carga que o animal menor.
Os músculos, afirma Duran (2003), assim com os ossos, também contribuem para a resistência dos seres vivos aos esforços externos e internos. E esse tecido contrátil, além de converter energia química em movimento, assegura resistências às forças externas. E os músculos estriados dos animais vertebrados estão organizados em células alongadas ou pacotes de fibras.
Importante compreender que músculos são estruturas com uma ou mais articulações que pela contraçaõ são capazes de realizar movimentos através de fibras musculares utilizando energia latente controlada pelo sistema nervoso. Além do mais, os músculos são capazes de transformar energia química em energia mecânica.
De acordo com Guerreiro ( 2013), o sistema muscular é constituído de uma enorme variedade de músculos espalhados por todo o corpo, apresentando tamanhos, formas e funções diversas. Ainda, segundo o autor, os músculos são tecidos formados de fibras e células, e, devido a muitas de suas propriedades, desempenham funções de sustentação, locomoção, fornecimento de calor em homeotermos, pressão sanguínea (batimentos do coração), além de conferir forma ao corpo. A propriedade de movimento envolve não só os movimentos visíveis como andar, mas também movimentos microscópicos, como os dos órgãos internos do corpo.
Para Guerreiro (2013) existem três tipos de músculos a saber: músculo estriado esquelético que constitui a maior parte da musculatura do corpo dos vertebrados, formando o que se chama popularmente de carne e que recobre totalmente o esqueleto e está presa aos ossos, sendo chamada de esquelética. Por apresentar contração voluntária esse tipo de musculatura está ligada diretamente aos movimentos e a postura corporal;
Tecido muscular estriado cardíaco: apresenta miócitos estriados com um ou dois núcleos centrais. Ocorre apenas no coração e apresenta contração involuntária. No músculo cardíaco essa contração é vigorosa e rítmica.
Tecido muscular liso ou não-estriado: as células musculares lisas não apresentam estriação transversal, característica das células musculares esqueléticas e cardíacas, onde a contração é involuntária. Esse tipo de tecido muscular ocorre nas artérias, sendo responsável por sua contração; ocorre também no esôfago, no estômago e nos intestinos, sendo responsável pelo peristaltismo (ou peristalse) nesses órgãos. Os movimentos peristálticos são contrações em ondas que deslocam o material alimentar dentro desses órgãos do sistema digestório. No corpo humano existem mais de 650 músculos que apresentam tamanhos e funções diferentes, desde movimentar os olhos até suportar a massa corporal e participar da movimentação do indivíduo. (GUERREIRO, 2013).
Sobre o sistema esqueleto, os ossos Duran (2003) afirma que eles têm resistência às tensões de forma diferente. Por exemplo, nas vértebras é importante a curvatura da coluna vertebral; na clavícula é são importantes as duas curvaturas e as duas bordas; no úmero é importante a concavidade no terço inferior do eixo longitudinal; no fêmur são importantes as formas da diáfise e duas epífises; na tíbia são importantes a forma da diáfise com uma cavidade dirigida para fora em seu terço superior e outra dirigida para dentro em seu terço inferior, ambos girando sobre o eixo longitudinal.
Sobre as patologias dos músculos do coração a mais conhecida é a miocardia que é uma doença que interfere na estrutura anatômica do coração e compromete a função e contração e relaxamento da parede muscular do coração (miocardio) (LATUF, 2013). Segundo o autor existem três tipos de miocardiopatias: miocardiopatia dilatada que ocorre uma dilatação das cavidades do coração, de modo que o coração perde a capacidade de bombear adequadamente um volume de sangue suficiente para suprir os órgãos, podendo levar à insuficiência cardíaca. E entre as causas da miocardia dilatada estão as doenças das artérias coronárias causadas por por depósito de gorduras; na miocardia hipetrófica pode ocorrer por hipertensão arterial e miocardiopatia restritiva indica um grupo de doenças cardíacas, os quais as paredes dos músculos do coração tornam-se endurecidas, o que impede que o sangue oxigenado chegue ao cérebro.
A título de considerações esse trabalho oporturnizou conhecer melhor a biofísica do corpo humano, os seus sistemas biológicos mecânicos integrados. Não dá para falar do sistema esquelético sem falar do sistema muscular, ambos estão integrados para a existência humana e para a locomoção. E o mais impressionante foi conhecer um pouco das patologias
que atingem os organismos humanos, principalmente as doenças do coração e que se reverberam para uma questão de cuidados e prevenção.
Outra questão importante são as grandezas matemáticas utilizadas porque na biologia o tamanho de um organismo está diretamente relacionado com suas características e funções biológicas e não dizer do aprendizado sobre o sistema cardiovascular, pressão, tensão, etc porque as propriedades dos sistemas biológicos são dependentes de seu comprimento, aŕea superficial, volume e massa. Por exemplo, a compreensão da biofísica para a escala de atividades relacionadas com a capacidade que o indivíduo e seu sistema esqueletico tem de suportar o próprio peso e sem afetar o seu funcionamento normal.
Outra aplicação também é importante discorrer como um momento de aprendizado da pesquisa desse trabalho que é a força muscular cuja origem, segundo Duran(2003) está no tecido muscular onde acontecem interações de certas proteínas que experimentam mudanças de configuração, proporcionando assim uma contração rápida e voluntária e que é consequência da seguinte transformação de energia: energia quimica – energia mecância – energia térmica.
De acordo com com Heinene (2012), a contração muscular é serva da atividade cerebral, mas sem ela, todas as conquistas intelectuais permaneceriam confinadas ao sistema nervoso. E por isso, que o aprendizado da biofísica nesse trabalho foi tão importante por possibilitar também compreender que o músculo, como o coração, é um biossistema que transforma energia elétrica potencial de biomoléculas em calor e trabalho mecânico.
Importa ainda discorrer sobre a compreensão dentro da biofísica para as patologias dos sistemas biológico, conceitos, por exemplo, aprendidos na pesquisa em Heinene(2012) como a quebra do regime estacionário como o edema pulmonar nas emergências circulatórias, ou a relação entre a velocidade de circulação e o diâmetro dos vasos que às vezes sofrem alterações por doenças como a aterosclerose – formação de placas no interior das artérias – e que provoca lesões na parede dos vasos sanguíneos e consequentemente a trombose – formação do trombo que é o coágulo de sangue.
Por fim, a compreensão de que que o fluxo de sangue é contínuo e obrigatoriamente costante, a veleocidade varia de acordo com esses fluxos e segue a lei geral de fluxos em regime estacionário quando se comparam os processos desse fluxo em três setores fundamentais do sistema circulatório: a artéria aorta, os capilares e a veia cava.(Heinene, 2012) e conhecimentos sobre a pressão arterial e processos anômalos na pequena e grande circulação quando o normal, alterando o fluxo sanguíneo em quantidade de ml de sangue, ou seja, uma sobrecarga de ml de sangue. Ou a compreensão de anomalias do fluxo com a
pressão lateral do sangue que a biofísica explica que há maior frequência de infarto nas regiões onde há artérias esclerosadas, onde a velocidade do sangue aumenta e a pressão lateral diminui, a nutrição dos tecidos fica prejudicada, podendo levar o indivíduo à morte. Também é relevante a compreensão da biofísica o potencial de ação do coração em Garcia(1998) onde a célula miocárdia, por exemplo, apresenta, como o nervo, o fenômeno da acomodação. Isso signfica que, para a deflagração do potencial de ação do coração é necessário haver uma velocidade mínima de crescimento potencial de membrana em direção ao potencial limiar. Por exemplo, o potencial de ação do miocárdio se distinge do potencial de ação do nervo por possuir um longo platô de despolarização que determina a sua duração em 150 a 500ms).
REFERÊNCIAS
DURAN, José Henrique Rodas. Biofísica – fundamentos e aplicações. São Paulo. Prentice Hall, 2003
HENEINE, Ibrahim Felippe. BiofÃsica básica. Rio de Janeiro: Atheneu, 2000. GARCIA, Eduardo A.C. Biofísica. Sarvier, 1998.
GOMES, Otoni Moreira Fisiologia cardiovascular aplicada. 2005. Edicor.
LATUF, Sérgio Augusto. Doenças do músculo do coração. Disponível em: http://www.cruzeirodosul.inf.br/materia/512080/doencas-do-musculo-do-coracao Acesso em 29.04.2015, acesso às 17h35min.
GUERREIRO, Claudia. O sistema muscular e sistema esquelético humanos. Disponível em http://pt.slideshare.net/kakarus/o-sistema-muscular-e-esqueltico. Acesso em 29.04.2015, às 18h30min.
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