Fisiologia Cardíaca - Ciclo cardíaco, Potencial de ação, Débito cardiaco

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Sistem� Cardiovascular
Funçõe�
● Transporte de substâncias
● Regulação das concentrações do meio interno
● Regulação de volume circulante
● Termorregulação
● Barreiras vasculares
● Evitar hemorragias
Anatomi� d� coraçã� d� mamífer�
O coração é composto por duas bombas: o
coração direito, que vai bombear sangue para
os pulmões e o coração esquerdo, que vai
bombear sangue para os órgãos periféricos.
Os átrios funcionam como uma bomba de
escova, bombeando o sangue para dentro dos
ventrículos.
● O átrio direito recebe sangue
venoso das veias sistêmicas e bombeia para o
ventrículo direito, o ventrículo direito
posteriormente encaminha o sangue para os
pulmões.
● O átrio esquerdo recebe o
sangue arterial dos pulmões e bombeia para o
ventrículo esquerdo
Os ventrículos bombeiam sangue para os
pulmões e para os órgãos periféricos.
As valvas cardíacas separam os átrios dos ventrículos e os ventrículos dos grandes vasos.
● Valvas atrioventriculares impedem o fluxo retrógrado de sangue dos ventrículos em direção aos átrios. São elas:
valva tricúspide e bicúspide (mitral).
● Valvas semilunares impedem o fluxo sanguíneo retrógrado dos grandes vasos para os ventrículos. São elas:
valva pulmonar e aórtica.
Cicl� Cardíac�: Sístol� � diástol�
A diástole refere-se ao período de relaxamento do coração, onde ele se enche de sangue, já a sístole é o período de
contração cardíaca, onde o sangue sai do coração.
Durante a sístole temos os seguintes eventos:
● Contração isovolumétrica
● Ejeção rápida
● Ejeção lenta
É o período compreendido entre o fechamento da valva atrioventricular e o fechamento da valva semilunar.
Durante a diástole temos os seguintes eventos:
● Relaxamento isovolumétrico
● Enchimento rápido
● Enchimento lento
● Contração atrial
É o período compreendido entre o
fechamento da valva semilunar e o
fechamento da valva atrioventricular.
A → B: Enchimento ventricular rápido
B → C: Enchimento ventricular lento
C → D: Contração isovolumétrica
D → E: Ejeção rápida
E → F: Ejeção lenta
F → A: Relaxamento isovolumétrico
O ciclo cardíaco compreende os eventos que ocorrem
entre início de um batimento e o início do próximo
batimento. O ciclo é iniciado através da geração do
potencial de ação pelo nodo sinusal, o potencial, se
difunde do nodo sinusal para os átrios e depois para os
ventrículos, esse processo ocorre rapidamente.
Devido a disposição do sistema de condução do PA,
ocorre um pequeno retardo na passagem do impulso
cardíaco dos átrios para os ventrículos, fazendo com que
os átrios se contraiam antes bombeando sangue para os
ventrículos antes da contração desse.
Circulaçã� cardiovascular
A circulação pode ser classificada em duas:
pulmonar e sistêmica. Ela consiste em bombear
o sangue arterial dos pulmões para todo o
corpo e bombear o sangue venoso do coração
até os pulmões, onde deve ser oxigenado.
Na circulação pulmonar, o sangue pobre em
oxigênio (sangue venoso) é conduzido do
coração até o pulmão, onde será oxigenado, e
depois volta ao coração. O sangue sai pelo
ventrículo direito através da artéria pulmonar e
segue para os alvéolos, onde irá acontecer a
hematose (trocas gasosas).
Na circulação sistêmica o sangue vai do
coração para os tecidos e após isso volta para o
coração. O sangue sai pelo ventrículo esquerdo
através da aorta e retorna para o coração pelas veias cava, para o átrio direito.
Circulaçã� coronári�
Rede de vasos para manter o funcionamento
do coração, funcionando como uma espécie
de suprimento cardíaco.
É formada por artérias, que levam sangue rico
em oxigênio para o tecido cardíaco, e veias,
que removem os produtos tóxicos do
metabolismo.
Infart� agud� d� miocárdi�
As artérias coronárias são responsáveis pela irrigação
do músculo cardíaco, levando oxigênio e nutrientes.
Por alguns motivos, como: coágulos, trombos ou
placas de gordura nas artérias, o fluxo sanguíneo pode
ser bloqueado, não permitindo a irrigação do coração,
fazendo com que as células musculares necrosem e
morram devido a falta de oxigênio. Essa interrupção
do fornecimento de sangue para o coração é o que
provoca o infarto do miocárdio.
Se apenas uma pequena área do coração for afetada,
pode ocorrer a cicatrização da lesão com a substituição
das células mortas por tecido conjuntivo, permitindo
que o coração não pare. Já se uma grande parte for
atingida, a emissão de sinais elétricos pode ser interrompida e os batimentos cessarem.
Pressã� � hemodinâmic�
Quando ocorre a contração do ventrículo esquerdo, a
pressão ventricular aumenta rapidamente até a abertura
da valva aórtica, após a abertura da válvula a pressão do
ventrículo sobe lentamente, fazendo com que o sangue
flua de imediato do ventrículo para aorta e de lá para as
artérias. Com a entrada de sangue nas artérias, ocorre a
distensão da parede delas, elevando a pressão para 120
mmHg. No final da sístole, o ventriculo esquerdo para
de ejetar sangue e a valva aórtica se fecha, as paredes
das artérias conseguem manter a pressão elevada durante
a diástole. Com o fechamento da valva aórtica a pressão
na aorta cai lentamente durante a diástole, caindo para
80 mmHg, antes da contração do ventrículo.
● Pressão aórtica: 100 mmHg
● Pressão arterial: alterna entre a pressão
sistólica 120 mmHg e a pressão diastólica 80 mmHg
O mesmo fluxo de volume de sangue deve passar por
todo segmento da circulação a cada minuto, sendo a
velocidade do fluxo sanguíneo inversamente
proporcional à área de secção transversa vascular:
v = F/A.
A pressão arterial é a pressão exercida pelo fluxo
sanguíneo na parede dos vasos sanguíneos no leito
arterial.
A lei de Poiseuille relaciona a vazão de um tubo
cilíndrico transportando um líquido viscoso de maneira
constante:
Resistenci� vascular
A resistência pode ser classificada como em série e
em paralelo. O sangue flui no corpo de uma região
de alta pressão para uma de baixa pressão, onde os
vasos sanguíneos estão dispostos em série ou em
paralelo.
As artérias, arteríolas, capilares, vênulas e veias
estão dispostos em série, sendo assim o fluxo por
cada vaso é o mesmo e a resistência total ao fluxo
sanguíneo é a soma das resistência de cada vaso:
Rtotal = R1 + R2 + R3 + R4 + …
Quando os vasos estão dispostos em paralelo a
resistência total se dá por:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Eletrofisiologi� cardíac�
célula� d� coraçã�
O impulso elétrico irá se propagar através de potenciais
de ação através da membrana celular de cada célula
muscular cardíaca.
O coração possui três tipos de células com propriedades
eletrofisiológicas:
● Células musculares que são responsáveis pela
contração muscular e estão localizadas nos átrios e
ventrículos.
● Células de condução que são especializadas na
condução rápida de impulso elétrico e se localizam no
feixe His-Purkinje.
● Células marca-passo que geram estímulos
elétricos, estão localizadas no nodo sinusal e no sistema
His-Purkinje.
Potencia� d� açã�
O potencial de ação é quando ocorre uma alteração no potencial da
membrana das células cardíacas, a alteração é causada pelo movimento
de íons pelo meio extra e intracelular através dos canais iônicos. O
potencial intracelular passa de um valor muito negativo para um valor
levemente positivo, durante cada batimento cardíaco.
O potencial de ação precede a contração.
O platô faz com que a contração muscular ventricular durante por muito
mais tempo, em relação a contração do músculo esquelético.
No músculo cardíaco o potencial de ação é originado pela abertura dos
canais rápidos de sódio e pelos canais lentos de cálcio. Os canais de
cálcio demoram para abrir mas permanecem abertos por mais tempo,
deixando com que uma grande quantidade de íons de cálcio e sódio
penetrem o miocárdio, prolongando o período de despolarização.
Fases do potencial da membrana:
● Fase de repouso: ocorre antes do início do potencial de ação,
quando a membrana está polarizada.
● Fase de despolarização: a membrana fica permeável aos íons de
sódio, permitindo a entrada desses íons para o interior da célula,
aumentando a carga e despolarizando a membrana.
●Fase de repolarização: fechamento dos canais de sódio e abertura
dos canais de potássio, restabelecendo o potencial negativo da membrana.
Ou seja, durante a despolarização temos influxo de Na+ e Ca2+ e durante
a repolarização temos influxo de Cl- e efluxo de K+.
O potencial de ação é dividido em 5 fases:
● Fase 0 - quando ocorre a despolarização da célula miocárdica, o
estímulo do nodo sinusal é transmitido pelas células. Os canais de sódio se
abrem e os íons se movem para o meio intracelular, deixando o interior da célula menos negativo. Quando o
sódio é capaz de elevar a polaridade até +20 mV ou +30 mV, os canais de sódio se fecham. Também há a
entrada de Ca2+. No ECG a fase 0 corresponde a onda R.
● Fase 1: ocorre o fechamento rápido dos canais rápidos de sódio. Os canais de potássio se abrem e o potássio se
move para o meio extracelular, diminuindo o potencial para 0 mV. No ECG a fase 1 e o começo da fase 2
correspondem ao ponto J.
● Fase 2: fase de platô, onde o potencial
se mantém em 0 mV, pois está acontecendo a
entrada de Ca2+ e saída de K +. A entrada de
cálcio para o meio intracelular também é
responsável pela contração da célula cardíaca.
Nessa fase a célula permanece em período
refratário absoluto, onde não pode ser
despolarizada por estímulo externo. No ECG a
fase 2 corresponde ao segmento ST.
● Fase 3: fase de repolarização rápida,
onde o potencial elétrico se torna cada vez
mais negativo, até chegar em -90 mV, devido
ao fechamento dos canais de cálcio e a saída
de potássio para o meio extracelular. No ECG
essa fase corresponde a onda T.
● Fase 4: fase de repouso, o potencial
se mantém em -90 mV até receber um novo
estímulo externo. No ECG corresponde ao
segmento T-Q.
Durante a fase de repolarização a
célula pode responder a um novo
estímulo, mas a capacidade de isso
acontecer depende do seu estado
elétrico. É a isso que se refere os
períodos refratários, ou seja, o
período refratário refere-se a
capacidade de uma célula gerar ou
não um novo potencial de ação,
onde podem ocorrer a geração de
novos potenciais de ação.
● Período refratário absoluto: a célula se
encontra totalmente despolarizada, sendo assim não
podem responder a nenhum estímulo.
● Período refratário efetivo: a célula é capaz
de gerar um potencial, porém esse é muito fraco para
ser propagado.
● Período refratário relativo: a célula está
parcialmente repolarizada e consegue responder a
um estímulo, desde que este seja forte o bastante.
Algumas considerações:
● Quanto menor o gradiente de sódio menor a
amplitude do potencial de ação.
● O potencial de ação precisa de estímulos.
● O potencial de repouso afeta a taxa de despolarização.
● Caso haja o bloqueio de canais de cálcio, temos um caso de hipocalcemia, onde a contratilidade se encontra
reduzida.
● O bloqueio e/ou mutações dos canais causam o prolongamento do potencial de ação, levando a arritmias
cardíacas.
Sistem� d� conduçã�
Os componentes do sistema de condução são: nodo sinusal, nodo atrioventricular, feixes internodais, feixe de His e
fibras de Purkinje.
O nodo sinusal é o marcapasso do coração, se esse nó
falhar, o nodo atrioventricular pode assumir o papel
de marcapasso. O nodo atrioventricular recebe o
potencial de ação produzido pelo nodo sinusal e pode
também propagar potenciais de ação próprios. O
feixe de His encaminha impulsos elétricos do nodo
atrioventricular e envia para os ramos direito e
esquerdo. Já as fibras de Purkinje são responsáveis
por garantir que todos os grupos de células sejam
atingidas pelo estímulo elétrico, permitindo o
acontecimento da contração muscular.
A ordem do sistema de condução é: nodo sinusal →
nodo atrioventricular → feixe de His → fibras de
Purkinje.
Eletrocardiografi�
Teori� d� dipol�
Dipolo é formado por duas cargas: positiva e
negativa, do mesmo valor e separada por uma
distância X. A origem do dipolo é voltada para o
lado negativo e a extremidade voltada para o lado
positivo.
Quando há a despolarização do coração, ele cria
dipolos que se dirigem do nodo sinusal ao
miocárdio ventricular.
A célula em repouso apresenta cargas positivas no
meio extracelular e cargas negativas no meio
intracelular. Quando a célula é ativada, sofrendo
despolarização, as cargas invertem, sendo assim o
meio extracelular fica mais negativo e o
intracelular mais positivo.
Na despolarização, o sentido do processo é o mesmo sentido do dipolo, da esquerda para a direita, enquanto que na
repolarização o sentido do processo é inverso ao sentido do dipolo.
Eletrocardiogram�
O ECG é o resultado da atividade elétrica dos cardiomiócitos. O eletrocardiograma é composto pela onda P, complexo
QRS e onda T.
● Onda P: produzida pelos potenciais elétricos gerados pela despolarização dos átrios.
● Complexo QRS: produzido pelos potenciais gerados pela despolarização dos ventrículos.
● Onda T: produzida pelos potenciais gerados enquanto os ventrículos se restabelecem da despolarização, sendo
uma onda de repolarização.
O eletrocardiograma é formado por ondas de repolarização e despolarização.
Durante a despolarização o potencial negativo do interior da
fibra inverte, ficando positivo no interior e negativo no exterior.
Apenas quando o músculo está em parte polarizada e parte
despolarizada, que é quando a corrente flui de uma parte dos
ventrículos para outra e até a superfície do corpo, que é
possível o registro eletrocardiográfico.
A onda P acontece no início da contração atrial e o complexo
QRS no início da contração ventricular, os ventrículos
permanecem contraídos até o final da fase T, ou seja, até que a
repolarização tenha ocorrido.
A condução pelo nodo sinusal é de baixa intensidade elétrica,
baixa velocidade e baixa amplitude de propagação, sendo
assim, impossível ser detectada pelo ECG de superfície.
Taquicardi� sinusa�
O estímulo do ritmo cardíaco tem origem
no local certo, é uma resposta
compensatória, secundária a outro
problema clínico. Pode-se observar
ondas normais, com frequência
suprafisiológica, sempre com a onda P
precedendo o complexo QRS. O impulso
se origina no nodo sinusal, porém com
automatismo elevado. Pode ser causada por febre, hipóxia, doenças pulmonares, estresse, atividade física, insuficiência
cardíaca, etc.
Taquicardi� atria�
Taquicardia com onda P precedendo cada
QRS, mas a orientação é diferente do
normal. A onda P apresenta morfologia
anormal e o complexo QRS pode ser
regular ou não. A frequência de
despolarização é mais rápida do que o
nodo sinusal. Pode ser causada por
reentrada funcional, como lesões no
miocárdio atrial, intoxicação, etc.
�brilaçã� atria�
A atividade elétrica atrial se mostra caótica, o ritmo sinusal é completamente perdido, com frequência cardíaca maior do
que 400 bpm. Não há contração atrial, os átrios para de se comportar como sincício. A onda P não é discernível e o QRS
é irregular e mais frequente. Pode ser causada por hipertireoidismo,
hipertrofia atrial, estimulantes, etc. Como tratamento pode ser usado Antiarrítmicos de classe I ou cardioversão elétrica.
Contratilidad� cardíac�
Cicl� cardíac�
A alça diagrama volume-pressão mostra o funcionamento
normal do ventrículo esquerdo durante o ciclo cardíaco. Essa
alça é dividida em 4 fases:
● Fase I - Período de Enchimento: a quantidade do
sangue de 50 mL no ventrículo refere-se ao volume sistólico
final. O sangue venoso vai fluindo do átrio esquerdo para o
ventrículo, fazendo com que o volume suba para cerca de
120 mL, que se refere ao volume diastólico final, e a pressão
sobe para cerca de 5 mmHg. Essa fase é compreendida do
ponto A ao ponto B.
● Fase II - Período de Contração Isovolumétrica:
durante a contração isovolumétrica o volume do ventrículo
não sofre alteração, pois as válvulas se encontram fechadas.
A pressão no interior do ventrículo sobe, até se igualar a da
aorta, sendo aproximadamente 80 mmHg. Representado pelo
ponto C.
● Fase III - Período de Ejeção: a pressão sistólica aumenta cada vez mais, devido à contração do ventrículo. O
volume do ventrículo diminui pois a válvula aórtica se abre, fazendocom que o sangue flua do ventrículo para a
aorta. Representada pelo ponto D.
● Fase IV - Período de Relaxamento Isovolumétrico: depois do período de Ejeção, a valva aórtica se fecha e a
pressão do ventrículo diminui, retornando ao valor da pressão diastólica. O volume de sangue no interior do
ventrículo não se altera
Acoplament� �citaçã�-contraçã�
Mecanismo pelo qual o potencial de ação provoca a contração das miofibrilas. Quando o potencial de ação corre pela
membrana no miocárdio, se difunde para o interior da fibra muscular, passando ao longo dos túbulos transversos. O
potencial dos túbulos transversos se difunde pelos túbulos sarcoplasmáticos, que libera íons de cálcio pelo retículo
sarcoplasmático. Após um tempo os íons de cálcio se dispersam pelas miofibrilas, promovendo o deslizamento entre os
filamentos de miosina e actina, produzindo a contração muscular. A entrada de cálcio ativa os canais de liberação de
cálcio (canais de receptores de rianodina),
na membrana do retículo sarcoplasmático,
ativando a liberação de cálcio no sarcoplasma. Os íons de cálcio do sarcoplasma interagem com a tropina para a
formação de pontes cruzadas e da contração. A força da contração cardíaca depende da concentração de cálcio nos
líquidos extracelulares.
Ao final do platô do potencial de ação, o influxo de cálcio para o músculo cardíaco é interrompido e os íons que
estavam no sarcoplasma são bombeados de volta para o retículo sarcoplasmático e túbulos T. Esse transporte de cálcio é
possível graças ao auxílio da bomba de cálcio-ATPase e também pelo trocador sódio-cálcio (transporta 1 íon de cálcio
em troca de 3 íons de sódio). Como resultado desses eventos, temos a parada da contração, até que ocorra um novo
potencial de ação.
O receptor de rianodina (RYR) são como canais de cálcio sensíveis ao cálcio no retículo sarcoplasmático. Esses canais
são bloqueados pelo diterpeno rianodina e aberto pela cafeína. Tem sua atividade aumentada durante a estimulação
simpática (Beta 1-adrenérgico).
Constituiçã� d� fibr� muscular
Os discos intercalados com junções gap e desmossomos
formam um conjunto que permite a maior adesão das
células cardíacas. As junções comunicantes fazem com
que haja um fluxo livre de íons possibilitando maior
velocidade e totalidade de contração.
As miofibrilas são compostas de actina e miosina, que
são importantes na estrutura e arquitetura do sarcômero.
O retículo sarcoplasmático armazena o cálcio em
grandes concentrações.
O sarcômero é responsável por realizar a contração, é
um segmento de miofibrila localizada entre as linhas Z,
composto por filamentos finos (actina, tropomiosina e
troponina) e filamentos grossos (miosina).
Mecanism� d� contraçã�
A contração se inicia com a noradrenalina, que ativa uma proteína G, sensibilizando a adenilil ciclase que quebra ATP
em AMPc. O AMPc funciona como inibidor de fosfolambam, impedindo que o cálcio volte para o retículo
sarcoplasmático, prolongando a contração. Isso aumenta a atividade da Serca (bomba de cálcio).
Os íons de cálcio ativam as forças atrativas entre os filamentos de miosina e actina, através da mudança da subunidade
C da troponina, que muda sua conformação e expõem os sítios ativos da actina.
A contração ocorre pela ativação da ATPase da cabeça
da miosina e a mudança de conformação da troponina.
Os sítios expostos da actina possibilitam a interação
desta com a miosina, formando as pontes cruzadas.
Com as pontes cruzadas temos o estreitamento da
banda H, onde os filamentos de actina deslizam pelos
de miosina, garantindo a contração.
Após a diminuição do cálcio intracelular, temos o
início do relaxamento cardíaco. O influxo de cálcio é
interrompido e os íons de cálcio são mandados de volta, através da bomba Serca, para o retículo sarcoplasmático, o
cálcio também sai através do trocador de sódio-cálcio, onde três íons de sódio entram, pela saída de um íon de cálcio.
Estímul� vaga�
O estímulo da contração é desencadeado pelo décimo par de
nervo craniano, o nervo vago, que faz parte do sistema nervoso
autônomo. O sistema nervoso autônomo possui duas inervações:
sináptica (excitatória) e parassimpática (inibitória).
O sistema nervoso simpático tem efeitos inotrópico e cronotrópico
positivos, aumentando a força e velocidade de contração, através
da noradrenalina, que ativa receptores beta 1.
O sistema nervoso parassimpático tem efeitos inotrópico e
cronotrópico negativos, diminuindo a força e velocidade de
contração, através da acetilcolina, que sensibiliza receptores
muscarínicos tipo 2.
Le� d� Fran�-Starlin� - Pr�-carg�
O coração apresenta mecanismos capazes de interferir na sua
automaticidade e ritmicidade. Mecanismos intrínseco
cardíaco conhecido como pré-carga, que estabelece que
quanto mais o miocárdio for esticado no enchimento, maior
será o aumento da força de contração e consequentemente
maior será a quantidade de sangue bombeada. Quanto maior
a pré-carga, maior a contratilidade cardíaca.
A pré-carga depende do retorno venoso e determina o
estiramento do sarcômero. Quanto maior o estiramento,
maior o número de sítios com acoplamento actina-miosina;
esse estiramento possui um limite, e quando este é atingido,
a contração passa a diminuir.
P�-carg�
É como a resistência da circulação, em lugar da pressão. É a dificuldade enfrentada pelo ventrículo durante o processo
de ejeção.
O fator que mais influencia a pós-carga é a resistência vascular periférica.
A pós-carga pode ser medida através da pressão arterial, quanto maior a
pressão arterial, maior a pós-carga, ou seja, mais difícil é a ejeção. O
aumento da pós-carga provoca alterações nas valvas semilunares, pulmonar
e aórtica, nessa ordem.
Débit� cardíac�
O débito cardíaco é o volume ejetado pelo ventrículo para a aorta a cada minuto. Em um coração em perfeito
funcionamento o débito cardíaco deve ser igual ao retorno venoso (volume de sangue que chega ao átrio direito por
minuto).
O débito cardíaco pode ser calculado por:
Débito cardíaco = Frequência cardíaca x Débito sistólico.
A frequência cardíaca é a quantidade de vezes que o coração ejeta sangue por minuto, ou seja, quantidade de batimentos
cardíacos por minuto. Já o débito sistólico corresponde à quantidade de volume ejetado em cada batimento.