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Demônio de Maxwell e as forças hemodinâmicas: da função
vascular e endotelial à diferenciação celular
Vinícius Bassaneze
Organização e Fluxo da Informação Genética em Sistemas Complexos
Universidade de São Paulo - BTC5734
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VETORESFORÇA
“O UNIVERSO É INCOLOR, INSÍPIDO, INODORO E
SILENCIOSO”Mario Bunge, Semioticista
Dinamômetro
Pressão
Equilíbrio / gravidade
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Mecanosensores em sistemas biológicos complexos?
• TATO!– Pressão – Textura– Movimento e propriocepção
Estrutura Percepção
Corpúsculos de Pacini pressão
Discos de Merkel toques leves
Corpúsculos de Meissner mudanças na textura
Órgão Piloso terminal movimento de objetos sobre a superfície do
corpo
Orgãos tendinosos de Golgi
propriocepçãoPaciniPaciniCorpúsculos de Corpúsculos de Pacini Pacini
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Mecanosensores em sistemas biológicos complexos?
• AUDIÇÃO!
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Mecanosensores em sistemas biológicos complexos?
Because, according to Newton’s laws, physicalforce drives all movements, feedback mechanisms inwhich forces guide cell behavior would be an attractivemechanism to enhance the robustness of these processes.
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Definição de STRESS mecânico• Stress é, por convenção,
definido como uma força que age em uma determinada área
• Equivale à pressão• Apresenta diversos
nomes de unidades de representação
Unidades Equivalente em MPa
Megapascal (MPa) 1.000
Pascal (Pa) 1,000,000.000
N/m2 1,000,000.000
kg/cm2 10.197
dina/cm2 100,000,000.000
Bar (b) 10.000
Kilobar (kb) 0.010
Pounds per square inch (psi) 145.030
Atmosferas (atm) 9.869
Dina é a força necessária para impor a aceleração de um 1cm/s2 a um corpo de 1g de massa (g×cm/s2 )
http
://w
ww
.geo
logy
.sds
u.ed
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ctur
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stre
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htm
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Resumidamente – corpos sólidos• Componentes
– “Shear Stress“(paralelo)
– “Normal Stress” (perpendicular)
• Compressional– esmagamento
• Tensional– Estiramento
(“stretch”)
http
://e
arth
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gs.g
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“Shear Stress”
• Força de cisalhamento• O gradiente de velocidade próximo à
parede do vaso determina o seu “shear stress” (w)
• Essa força tende a dispor o endotélio e as camadas internas das artérias na direção do fluxo sangüíneo
Dav
ies
PF
, P
olac
ek D
C &
col
s. A
rch
Pat
hol L
ab M
ed.
1992
.
3
4
r
Qw
Onde w é o shear stress (dynes/cm2)
é a viscosidade em uma determinada termperatura
Q é o volume do fluxo (dynes/cm3)
r é o raio (cm)
0 é a viscosidade a 0ºC
T é a temperatura determinada
A e B são constantes do específicas do material
)1(0 BTAT
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Efeitos na células endoteliais - morfologia
Mal
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A.M
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S.
(199
6)
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Efeitos na célula endotelial - vasodilatadores O stress mecânico estimula a síntese de óxido nítrico (NO)
no endotélio, que age na muscular lisa Há hiperpolarização da célula muscular lisa pelo
acoplamento entre as células
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“Tensile Stress”• Força de Estiramento• Pressão no interior do vaso
exerce uma força distensiva na sua parede
• Se espessura é pequena se comparada com o raio,– Aplicar a Lei de Laplace– Tem-se T = Pr, onde
• T é a tensão• P é a pressão• r é o raio
• Tensile Stress é a tensão por unidade de área de uma transecção da parede e considera a sua espessura– S = Pr/d
• d é a espessura do vaso
Dav
ies
PF
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olac
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C &
col
s. A
rch
Pat
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ab M
ed.
1992
.
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E no coração?
• O stress mecânico em cardiomócitos é o mais importante estímulo para cardiomiopatias hipertróficas
• É significantemente inibido por inibidores de receptores de angiotensina II (receptor AT1)
• O stress mecânico ativa o receptor na AUSÊNCIA do agonista (AngII)
Coração normal Coração hipertrófico
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Receptor AT1
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Um novo demônio de Maxwell (Szilard)
AT1
Proteína G
Alpha Proteína G
!...GTP
Alpha
Alpha
GDP
Betagama
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AT1
•Fosforilação da JAK2•Ativação Beta Arrestina•Transativação de outros receptores
P
Um novo demônio de Maxwell (Szilard)
P
Fosforilação!
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![Page 17: Minha Apresentação na Bt5734 - Organização e Fluxo da Informação Genética em Sistemas Complexos - Tema:Demônio de Maxwell e as forças hemodinâmicas: da função vascular](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062304/55c06d04bb61eb933e8b4767/html5/thumbnails/17.jpg)
Nat
Cel
l Bio
l. 20
04 J
un;6
(6):
499
-50
6.
Com candersartan
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ReceptorAT1
TM7
Substituted cysteine accessibility mapping, SCAM
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O organismo como Metáfora ?
+ =
![Page 21: Minha Apresentação na Bt5734 - Organização e Fluxo da Informação Genética em Sistemas Complexos - Tema:Demônio de Maxwell e as forças hemodinâmicas: da função vascular](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062304/55c06d04bb61eb933e8b4767/html5/thumbnails/21.jpg)
Princípio da economia informacional
As paisagens de
adaptação no
espaço de oportunidade
s
![Page 22: Minha Apresentação na Bt5734 - Organização e Fluxo da Informação Genética em Sistemas Complexos - Tema:Demônio de Maxwell e as forças hemodinâmicas: da função vascular](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062304/55c06d04bb61eb933e8b4767/html5/thumbnails/22.jpg)
Loewenstein/Wright/Kauffman/ Lloyd.....
The labirinth sport, a mass game of chance and endurance, played by the following rules: participants
trot at fixed speed and rely on chance in their choice of forks. The track of the lucky winner, the shortest route
between start and finish, is shown as a thick line
COMBINATORIAL TOPOLOGY & COMBINATORIALOPTIMIZATION
Um hiper-espaço de operações computacionais
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Iten
and
Bry
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1973
)W.R
oux'
Arc
h. 1
73, 2
63-2
82
Regeneração Salamandra
Ambystoma mexicanum
![Page 24: Minha Apresentação na Bt5734 - Organização e Fluxo da Informação Genética em Sistemas Complexos - Tema:Demônio de Maxwell e as forças hemodinâmicas: da função vascular](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062304/55c06d04bb61eb933e8b4767/html5/thumbnails/24.jpg)
Iten
and
Bry
ant (
1973
)W.R
oux'
Arc
h. 1
73, 2
63-2
82
Regeneração Salamandra
Tudo (!) em aprox. 40 dias
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• Formação de tecido cicatricial (epiderme)
• Migração/desdiferenciação de células formação do “blastema”
• Formação de capilares e vasos sanguíneos
• Estimulação/diferenciação do sistema nervoso
• Diferenciação e geração dos novos tecidos (músculos/ossos)
Ano
op
Ku
ma
r, e
t a
l, S
cie
nce
31
8, 7
72
(2
00
7)
Regeneração Salamandra
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Desafios atuais
• Células-tronco pluripotente induzidas (iPS)
20
07
Ju
l 19
;44
8(7
15
1):
31
3-7
Mesma morfologiaGeração de teratomas
Geração de quimeras