CAP 14-Fisiologia Circulatória

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Fisiologia Circulatória
Visão geral da circulação: Pressão, fluxo e resistência
Aluna de Medicina: Greice A. Giongo
Livro: Guyton & Hall - Tratado de Fisiologia médica, 14ª ed.
A função da circulação:
- Atender às necessidades das células corporais – transportar nutrientes para os tecidos, transportar resíduos de
produtos, transportar hormônios de uma parte do corpo para outra,
- manter um ambiente adequado em todos os líquidos corporais.
A taxa de fluxo sanguíneo através de muitos tecidos é controlada em resposta a sua necessidade de nutrientes e remoção
de resíduos do metabolismo, p. ex., o rim está relacionado à sua função excretora, que exige que um grande volume de
sangue seja filtrado a cada minuto.
Características físicas da circulação
- É dividida em circulação sistêmica e circulação pulmonar
Elementos funcionais da circulação:
- Artérias:
- Transportar sangue sob alta pressão para os tecidos
- Paredes vasculares fortes e o sangue flui em alta velocidade
- Arteríolas:
- São os pequenos ramos finais do sistema arterial
- Condutos de controle através dos quais o sangue é liberado para os capilares
- Fortes paredes musculares que podem fechar os vasos completamente ou, por relaxamento, podem
dilatá-los várias vezes
- Alteram o fluxo sanguíneo
- Capilares:
- A função dos capilares é a troca de líquidos, nutrientes, eletrólitos, hormônios e outras substâncias
entre o sangue e o líquido intersticial
- As paredes são finas e têm numerosos poros capilares minúsculos
- Vênulas:
- coletam sangue dos capilares e gradualmente coalescem em veias progressivamente maiores.
- Veias:
- Funcionam como condutos para o transporte de sangue das vênulas de volta ao coração.
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- reservatório de sangue extra
- A pressão no sistema venoso é baixa, e suas paredes venosas são finas
Volume sanguíneo nas diferentes partes da circulação
- Cerca de 84% de todo o volume de sangue do organismo está na circulação sistêmica e 16%, no coração e nos
pulmões.
- Dos 84% na circulação sistêmica, aproximadamente
- 64% estão nas veias,
- 13% nas artérias e
- 7% nas arteríolas e capilares sistêmicos.
- O coração contém 7% do sangue e os vasos pulmonares contêm 9%.
O mais surpreendente é o baixo volume de sangue nos capilares.
É aqui, entretanto, que ocorre a função mais importante da circulação – a difusão de substâncias, em via de “mão
dupla”, entre o sangue e os tecidos.
Área de seção transversal e velocidade do fluxo sanguíneo
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- Se colocados lado a lado, os vasos do sistema circulatório de cada tipo, teriam as seguintes áreas:
VASO ÁREA DE SEÇÃO TRANSVERSAL (CM²)
aorta 2,5
pequenas artérias 20
arteríolas 40
capilares 2.500
vênulas 250
pequenas veias 80
veias cavas 8
- Área das veias é 4 vezes maior:
- A mesma quantidade de sangue que sai pelas artérias deve voltar pelas veias.
- Existe muito maior área de capilares e veias que de artérias.
- Logo, deve passar mais rapidamente pelas artérias:
V = F/A
- Portanto:
- Velocidade média na aorta: 33 cm/s.
- Velocidade média nos capilares 0,3 mm/s (1/1000 da v nas artérias).
- Comprimento médio dos capilares 0,3 a 1 mm.
- O sangue permanece 1-3 segundos nos capilares.
Pressões nas diferentes partes da circulação
- Como o coração bombeia continuamente sangue para a Aorta, sua pressão é alta: 100 mmHg
- Seu bombeamento é pulsátil
- E, a pressão arterial alterna entre um nível médio de pressão sistólica de 120 mmHg e um nível de
pressão diastólica de 80 mmHg em condições de repouso
- À medida que o sangue flui através da circulação sistêmica, sua pressão média cai progressivamente para cerca
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de 0 mmHg no momento em que atinge o fim das veias cavas superior e inferior, onde deságua no átrio
Direito
- Pressão nos capilares:
- 35 mmHg (próximo à extremidade arteriolar)
- 10 mmHg (próximo à extremidade venosa)
- 17 mmHg (média)
- Suficientemente baixo para que pouco plasma flua através dos pequenos poros
- Embora os nutrientes possam se difundir facilmente por esses mesmos poros para as células
do tecido periférico.
- Pressão no final das cavas: 0 mmHg
Nas artérias pulmonares, a pressão é pulsátil, assim como na aorta, mas a pressão é bem menor; a pressão sistólica média
da artéria pulmonar é de cerca de 25 mmHg e a pressão diastólica média é de cerca de 8 mmHg, com uma pressão
arterial pulmonar média de apenas 16 mmHg.
- A pressão capilar pulmonar média é de apenas 7 mmHg.
- O fluxo total de sangue que passa pelos pulmões a cada minuto é o mesmo que pela circulação sistêmica.
Princípios básicos da função circulatória
- O fluxo sanguíneo para a maioria dos tecidos é controlado de acordo com as necessidades desse tecido.
- Quando estão ativos, os tecidos precisam de mais fluxo sanguíneo do que quando em repouso - 20 a
30x mais.
- O coração não pode aumentar seu débito cardíaco mais de 4 a 7x além dos níveis de
repouso, não é possível aumentar o fluxo sanguíneo em todas as partes do organismo
quando um determinado tecido exige um fluxo maior.
- Nesses casos, as arteríolas se dilatam ou contraem para controlar o fluxo sanguíneo local no
nível necessário à atividade do tecido
- O débito cardíaco representa a soma de todos os fluxos teciduais locais
- Sangue flui volta ao coração
- Coração adapta-se ao maior retorno venoso (Frank-Starling).
- Pode necessitar de auxílio simpático ou parassimpático para adaptar-se ao fluxo.
- A regulação da pressão arterial geralmente é independente do controle do fluxo sanguíneo local ou do
controle do débito cardíaco
- O sistema circulatório tem um amplo sistema de controle da pressão arterial
- Pressões abaixo de 100 mmHg desencadeiam uma descarga de reflexos nervosos que leva a uma
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série de alterações circulatórias para aumentar a pressão de volta ao valor normal.
- Esses sinais:
- aumentam a força do bombeamento cardíaco;
- provocam a contração dos grandes reservatórios venosos para fornecer mais sangue ao
coração; e
- provocam constrição generalizada das arteríolas em diversos tecidos
- Os rins têm papel adicional a longo prazo:
- pela secreção de hormônios controladores e,
- pela regulação do volume sanguíneo
Inter Relação de pressão, fluxo e resistência
- Fluxo é a quantidade de sangue que passa por determinado ponto da circulação durante um intervalo de
tempo:
- Adulto: 5.000 ml/min
- É chamado débito cardíaco porque é a quantidade de sangue bombeada para a aorta pelo
coração a cada minuto.
- Fluxo é determinado por dois fatores:
- Diferença de pressão.
- Impedância ao fluxo (resistência vascular)
- A resistência ocorre como resultado do atrito entre o sangue que flui e o endotélio intravascular
- O fluxo através do vaso pode ser calculado pela Lei de Ohm
- Onde F é o fluxo sanguíneo,ΔP é a diferença de pressão (P1 – P2) entre as duas extremidades do vaso e R
é a resistência.
- O fluxo sanguíneo é diretamente proporcional à diferença de pressão, mas inversamente proporcional
à resistência.
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- É a diferença de pressão entre as duas extremidades do vaso que determina a taxa de fluxo
- Se a pressão nas duas extremidades de um vaso for de 100 mmHg e não houver diferença entre elas,
não haverá fluxo, embora exista uma pressão de 100 mmHg.
Fluxo laminar de sangue nos vasos
- O sangue flui em linhas concêntricas com as camadas de sangue equidistantes da parede do vaso
- A porção central do sangue permanece no centro do vaso
- A velocidade do fluxo no centro do vaso é muito maior do que em direção às bordas externas.
- Padrão parabólico da velocidade do fluxo sanguíneo:
- É o efeito que acontece nos vasos no fluxo sanguíneo laminar, o sg adjacente a parede quase não se
move, a porção ligeiramente afastada da parede se move lentamente, já na porção central o fluxo se
move mais rapidamente e por uma distância maior.
Fluxo turbulento ou fluxo turbilhonado
- É o sangue fluindo em todas as direções no vaso e se misturando continuamente em seu interior
- Pode ocorrer quando a intensidade dofluxo sanguíneo fica muito alta ou quando passa por uma obstrução
em um vaso, faz uma curva fechada ou passa sobre uma superfície áspera.
- Neste fluxo, o sangue flui transversalmente no vaso e ao longo do percurso, formando espirais no sangue,
chamadas correntes erráticas.
- Na presença de correntes erráticas, o sangue flui com uma resistência muito maior do que quando o
fluxo é laminar
- A tendência para o fluxo turbulento aumenta em proporção direta à velocidade do fluxo sanguíneo, ao
diâmetro do vaso e à densidade do sangue e é inversamente proporcional à viscosidade do sangue.
- Onde, Re é o número de Reynolds - medida da tendência para ocorrer turbulência,
- υ é a velocidade média do fluxo sanguíneo (em cm/s),
- d é o diâmetro do vaso (em centímetros),
- ρ é a densidade (em gramas/mℓ), e
- η é a viscosidade (em poise).
- A viscosidade do sangue normalmente é cerca de 1/30 poise
- Quando o número de Reynolds está acima de 200 a 400, ocorre fluxo turbulento em alguns ramos dos vasos,
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que se extingue ao longo das porções mais lisas
- Quando o número de Reynolds fica acima de aproximadamente 2.000, geralmente ocorre turbulência,
mesmo em um vaso reto e liso.
- Nas porções proximais da aorta e da artéria pulmonar, o número de Reynolds pode aumentar para vários
milhares durante a fase rápida de ejeção pelos ventrículos, o que causa considerável turbulência na aorta
proximal e na artéria pulmonar, local onde as condições são favoráveis a turbulência, tais como:
- alta velocidade do fluxo sanguíneo;
- natureza pulsátil do fluxo;
- mudança repentina no diâmetro do vaso; e
- grande diâmetro do vaso
Pressão sanguínea
- Representa a força exercida pelo sangue contra qualquer unidade de área da parede do vaso.
- Se a pressão em um vaso for de 100 mmHg, isso significa que a força exercida é suficiente para empurrar uma
coluna de mercúrio contra a gravidade até um nível de 50 milímetros de altura.
- Um milímetro de pressão de mercúrio equivale a 1,36 centímetro de pressão da água, porque a gravidade
específica do mercúrio é 13,6 vezes maior que a da água, e 1 centímetro é 10 vezes maior que 1 milímetro
Resistência ao fluxo sanguíneo
- A resistência é o impedimento ao fluxo sanguíneo em um vaso
- Calculada a partir das medidas de diferença de pressão e fluxo entre dois pontos do vaso.
- Diferença de pressão 1 mmHg e fluxo 1 mL/s = 1 URP (unidade de resistência periférica)
- Resistência vascular periférica total e resistência pulmonar vascular total
- A taxa de fluxo sanguíneo em todo o sistema circulatório é igual à taxa de bombeamento do sangue
pelo coração – ou seja, é igual ao débito cardíaco - 100mL/s.
- A diferença de pressão das artérias sistêmicas para as veias sistêmicas é de cerca de 100 mmHg.
- a resistência de toda a circulação sistêmica, chamada de resistência periférica total, é de
cerca de 100/100 ou 1 URP
- Vasoconstrição periférica pode chegar a 4 URP
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- Vasodilatação a 0,2 URP
- No sistema pulmonar, a pressão arterial pulmonar média é de 16 mmHg e a pressão atrial esquerda
média é de 2 mmHg, conferindo uma diferença de pressão líquida de 14 mm.
- quando o DC está 100 mℓ/s (normal), a resistência vascular pulmonar total é calculada
em cerca de 0,14 URP (cerca de um sétimo da circulação sistêmica).
- A condutância do sangue no vaso é o inverso da resistência
- A condutância é a medida do fluxo sanguíneo através de um vaso em uma dada diferença de
pressão
- Expressa em termos de mℓ/s por mmHg de pressão
- Pequenas variações no raio de um vaso provocam grandes alterações em sua capacidade de conduzir o
sangue quando o fluxo sanguíneo é laminar.
- Assim, a condutância do vaso aumenta na proporção da quarta potência do raio, de acordo com a seguinte
fórmula:
Condutância ∝ Raio⁴
- A causa desse grande aumento na condutância quando o raio aumenta é explicada pela Lei de Poiseuille
- Os anéis concêntricos no interior dos vasos indicam que a velocidade do fluxo em cada anel é
diferente daquela dos anéis adjacentes por causa do fluxo laminar,
- O sangue no anel que toca a parede do vaso quase não flui por causa da aderência ao endotélio
vascular. O anel seguinte de sangue, em direção ao centro do vaso, desliza pelo primeiro anel e,
portanto, flui mais rapidamente. Da mesma maneira, o terceiro, o quarto, o quinto e o sexto anéis
fluem em velocidades progressivamente crescentes.
- Em vasos pequenos, praticamente todo o sangue está próximo à parede, de modo que o fluxo central muito
rápido simplesmente não existe.
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G- Pela fórmula de Poiseuille, observamos que o diâmetro de um vaso sanguíneo (que é igual a duas vezes oraio) é o principal fator na determinação da taxa de fluxo sanguíneo através de um vaso.
Importância da lei da quarta potência na resistência vascular
- Na circulação sistêmica, cerca de ⅔ da resistência sistêmica total ao fluxo sanguíneo representam a resistência
nas pequenas arteríolas.
- Os diâmetros internos das arteríolas variam de 4 micrômetros a 25 micrômetros.
- Porém, suas fortes paredes permitem que os diâmetros internos mudem por até 4x.
- A partir da lei da quarta potência, conclui-se que um aumento de 4x no diâmetro do vaso pode aumentar o
fluxo em até 256 vezes.
- A lei da quarta potência possibilita que as arteríolas, respondendo a sinais nervosos ou a sinais
químicos do tecido local com pequenas alterações no diâmetro, sejam capazes de interromper quase
completamente o fluxo sanguíneo para o tecido ou, no outro extremo, causar um grande aumento.
Resistência ao fluxo sanguíneo em circuitos vasculares em série e em paralelo.
- O sangue bombeado pelo coração flui de uma região de alta pressão da circulação sistêmica (ou seja, a aorta)
para uma área de baixa pressão (ou seja, a veia cava) por muitos quilômetros de vasos sanguíneos dispostos
em série e em paralelo.
- As artérias, as arteríolas, os capilares, as vênulas e as veias são organizados coletivamente em série
(Fig A)
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- o fluxo através de cada vaso sanguíneo é o mesmo e a resistência total ao fluxo sanguíneo
(Rtotal) é igual à soma das resistências de cada vaso:
- Rtotal = R1 + R2 + R3 + R4..
- Os vasos sanguíneos ramificam-se extensamente para formar circuitos em paralelo (Fig B)
- O que permite que cada tecido regule seu próprio fluxo sanguíneo, em grande medida,
independentemente do fluxo para outros tecidos.
- Muitos vasos sanguíneos paralelos facilitam o fluxo do sangue através do circuito, porque cada vaso paralelo
fornece outra via de condutância para o fluxo sanguíneo.
- As circulações cerebral, renal, muscular, gastrointestinal, cutânea e coronária são organizadas em
paralelo, e cada tecido contribui para a condutância geral da circulação sistêmica.
Efeito do hematócrito e da viscosidade do sangue sobre a resistência vascular e o fluxo sanguíneo
- Quanto maior a viscosidade, menor será o fluxo em um vaso se todos os outros fatores forem constantes.
- A viscosidade do sangue normal é cerca de 3x maior que a viscosidade da água.
- O grande número de eritrócitos suspensos no sangue é o que o torna tão viscoso.
- Se uma pessoa tem hematócrito de 40, isso significa que 40% do volume de sangue são células e o
restante é plasma
- O hematócrito dos homens adultos é em média cerca de 42, enquanto o das mulheres é em
média 38.
- A viscosidade do sangue total, em um hematócrito normal, é de cerca de 3 a 4;
- Policitemia - hematócrito de 60 ou 70 - a viscosidade do sangue pode chegar a 10x a da
água.
- A viscosidade do plasma sanguíneo é cerca de 1,5 vez a da água
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GEfeito do hematócrito sobre a viscosidade do sangue.Efeitos da pressão sobre a resistência vascular e o fluxo sanguíneo dos tecidos- A autorregulação atenua o efeito da pressão arterial sobre o fluxo sanguíneo tecidual- um aumento na pressão arterial não apenas aumenta a força que impulsiona o sangue pelos vasos,
mas também inicia aumentos compensatórios na resistência vascular em poucos segundos, por meio da
ativação de mecanismosde controle local
- É a capacidade de cada tecido de ajustar sua resistência vascular e de manter o fluxo sanguíneo normal
durante alterações de pressão arterial entre 70 e 175 mmHg
- As mudanças no fluxo sanguíneo podem ser causadas por forte estimulação simpática, que contrai os vasos
- Vasoconstritores hormonais, como noradrenalina, angiotensina 2, vasopressina ou endotelina, podem reduzir
o fluxo sanguíneo, temporariamente.
Tensão na parede vascular
- A tensão sobre a parede do vaso sanguíneo se desenvolve em resposta aos gradientes de pressão transmural e
faz com que a musculatura lisa vascular e as células endoteliais sofram estiramento em todas as direções
- Vasos maiores expostos a altas pressões, como a aorta, devem ter paredes mais fortes para suportar níveis mais
elevados de tensão e geralmente são reforçados com faixas fibrosas de colágeno
- Tensão de cisalhamento
- É a força de atrito ou resistência nas células endoteliais causada pelo fluxo sanguíneo. A tensão de
cisalhamento resulta na deformação unidirecional das células endoteliais.
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- É proporcional à velocidade do fluxo e à viscosidade do sangue, inversamente proporcional ao cubo
do raio, e geralmente é expressa em força/unidade de área.