3 Sistema cardiovascular

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Disciplina: Treinamento Físico Esportivo
Aula III: Sistema cardiovascular
Apresentação 
	
Um dos principais desafios do exercício é atender a demanda de oxigênio imposta pelo mesmo. Durante o exercício intenso, a demanda pode se tornar de 15 a 25 vezes maior do que no repouso. O principal propósito do sistema cardiovascular é distribuir quantidades adequadas de oxigênio e eliminar os resíduos formados nos tecidos corporais. Dessa forma, torna-se imprescindível o conhecimento do funcionamento desse sistema para a prescrição e controle do treinamento de indivíduos “comuns” (não atletas) e de atletas de alto rendimento.
Assim, nesta aula, observarermos todo o mecanismo de controle do sistema cardiovascular, bem como estudaremos as variáveis cardíacas de maior interferência no treinamento eportivo. Entre essas variáveis podemos citar: o débito cardíaco (Q), o volume sistólico (VS) e a pressão arterial (PA).
Objetivos
1. Entender o significado do débito cardíaco para a prescrição do treinamento.
2. Identificar as respostas da frequência cardíaca, volume sistólico e débito cardíaco ao exercício.
3. Entender o mecanismo de condução elétrica do coração.
Conteúdo online 
1. Ciclo Cardíaco
Em relação ao exercício, podemos citar que as principais funções do sistema cardiovascular são:
- transportar O2 para os tecidos e eliminar os resíduos;
- transportar os nutrientes para os tecidos; e
- regular a temperatura corporal.
	Assim, o entendimento do ciclo cardíaco é de fundamental importância para a compreensão das variáveis que influenciam o desempenho. O ciclo cardíaco refere-se ao padrão repetitivo de contração e relaxamento do coração. A fase de contração é
denominada sístole, e o período de relaxamento é chamado de diástole. Em geral, quando esses termos são usados de modo isolado, referem-se à contração e ao
relaxamento dos ventrículos. Entretanto, é preciso notar que os átrios também se contraem e relaxam; portanto, há também sístole e diástole atriais. A contração atrial ocorre durante a diástole ventricular, enquanto o relaxamento atrial ocorre durante a sístole ventricular.
O coração, então, exibe uma ação de bombeamento em duas etapas. Os átrios direito e esquerdo contraem-se juntos, esvaziando o sangue atrial dentro dos ventrículos. Cerca de 0,1 segundo após a contração atrial os ventrículos contraem-se e distribuem o sangue para dentro
dos circuitos sistêmico e pulmonar. 
Em repouso, a contração ventricular durante a sístole ejeta cerca de 2/3 do sangue contido nos ventrículos, deixando aproximadamente 1/3, ainda, nos ventrículos.
Estes, então, enchem-se de sangue durante a diástole seguinte. Uma mulher saudável, de 21 anos de idade, poderia apresentar uma frequência cardíaca em repouso média de 75 batimentos por minuto. Isso significa que o ciclo cardíaco total dura 0,8 segundo, com 0,5 segundo de diástole e 0,3 segundo em sístole. Se a frequência cardíaca aumentar de 75 batimentos por minuto para 180 batimentos por minuto (p. ex., exercício intenso), haverá diminuição da duração da sístole e da diástole. Uma frequência cardíaca em elevação resulta em uma diminuição mais signifcativa do tempo de diástole, enquanto a sístole é menos afetada.
2. Atividade Elétrica do Coração
Muitas células miocárdicas têm o potencial exclusivo de atividade elétrica espontânea (i.e. cada célula tem um ritmo intrínseco). Entretanto, no coração normal, a atividade elétrica espontânea limita-se a uma região específica localizada no átrio direito. Esta região, chamada nodo sinoatrial (nodo SA), atua como marcapasso cardíaco. A atividade elétrica espontânea no nodo SA ocorre em função de uma queda do
potencial de repouso da membrana, mediada pela difusão do sódio para dentro, durante a diástole. Quando o nodo SA atinge o limiar de despolarização e "dispara", a
onda de despolarização dissemina.se ao longo dos átrios e resulta na contração atrial. A onda de despolarização atrial não pode atravessar diretamente para dentro dos
ventrículos, mas deve ser transportada por meio de um tecido condutor especializado. Este tecido condutor especializado irradia a partir de uma pequena massa de
tecido muscular denominada nodo atrioventricular (nodo AV). Esse nodo, localizado no assoalho do átrio direito, conecta os átrios aos ventrículos por um par de
vias condutoras denominadas feixes direito e esquerdo. É interessante notar que a despolarização átrio-mediada do nodo AV é retardada em cerca de 0,1 segundo. Esse atraso é importante porque permite que a contração atrial esvazie o sangue atrial para dentro dos ventrículos antes da despolarização e contração ventriculares. Ao chegarem nos ventrículos, essas vias condutoras ramificam-se em fibras menores denominadas fibras de Purkinje. As fibras de Purkinje, então, espalham a onda de despolarização totalmente pelos ventrículos.
3. Pressão Arterial
O sangue exerce pressão ao longo de todo o sistema vascular, contudo, esta pressão é mais intensa junto às artérias, onde, em geral, é medida e usada como indicação da condição de saúde. A pressão arterial consiste na força exercida pelo sangue contra as paredes arteriais e é determinada pela quantidade de sangue bombeada e intensidade da resistência ao fluxo sanguíneo
A pressão arterial normal de um homem adulto é 1 20/80, enquanto a pressão de mulheres adultas tende a ser menor (110/70). O número maior na expressão da pressão arterial é a pressão sistólica expressa em milímetros de mercúrio (mmHg). O número menor na proporção da pressão arterial representa a pressão diastólica, também expressa em mmHg. A pressão arterial sistólica é a pressão gerada com a injeção do sangue a partir do coração, durante a sístole ventricular. Durante o relaxamento ventricular (diástole), a pressão
arterial diminui e representa a pressão arterial diastólica. A diferença entre pressão arterial sistólica e diastólica é denominada pressão de pulso. 
A regulação aguda (em curto prazo) da pressão arterial é realizada pelo
sistema nervoso simpático, enquanto a regulação em longo prazo é, essencialmente, uma função dos rins. Os rins regulam a pressão arterial controlando o volume sanguíneo
Os receptores de pressão (denominados baroceptores) presentes nas artérias carótida e aorta são sensíveis às alterações da pressão arterial. Um aumento da pressão arterial deflagra estes receptores, que, então, enviam impulsos para o centro de controle cardiovascular. Este centro, por sua vez, responde diminuindo a atividade simpática. Uma diminuição da atividade simpática pode reduzir o débito cardíaco e/ou a resistência vascular, o que baixa a pressão arterial. De maneira recíproca, uma diminuição da pressão arterial resulta em
diminuição da atividade dos baroceptores para o encéfalo. Isso faz o centro de controle cardiovascular responder aumentando a descarga simpática, que eleva a pressão arterial, trazendo-a de volta ao normal. 
4. Débito Cardíaco
O débito cardíaco (Q) é o produto da frequência cardíaca (FC) pelo volume sistólico (VS) (quantidade de sangue bombeada por batimento cardíaco):
Desta forma, o débito cardíaco pode aumentar em decorrência da elevação da frequência cardíaca ou do volume sistólico. Durante o exercício realizado em posição
vertical (p. ex., corrida, ciclismo, etc.), o aumento do débito cardíaco acontece em decorrência de um aumento tanto da frequência cardíaca quanto do volume sistólico.
As diferenças de volume sistólico e débito cardíaco associadas ao gênero são decorrentes, principalmente, das diferenças de tamanho corporal existentes entre homens e mulheres. 
5. Controle da Freqência Cardíaca
Durante o exercício, a quantidade de sangue bombeada pelo coração deve mudar em função da alta demanda da musculatura esquelética por oxigênio. Como o nodo SA controla a frequência cardíaca, as alterações desta, frequentemente, envolvem fatores que influenciam o nodo SA. Os dois fatores mais proeminentes que influenciam a frequência cardíaca são os sistemas nervosos parassimpático e simpático. 
As fibras parassimpáticas que suprem o coraçãosurgem dos neurônios do centro de controle cardiovascular, situado no bulbo, e constituem uma parte do nervo vago. Ao chegarem ao coração, essas fibras entram emcontato com os nodos SA e AV. Quando
estimuladas, essas terminações nervosas liberam acetilcolina, que causa diminuição da atividade dos nodos SA e AV em consequência da hiperpolarização (i. e., deslocamento do potencial de repouso da membrana além do limiar). O resultado final é uma diminuição da frequência cardíaca. Desta forma, o sistema nervoso parassimpático atua como sistema de freio para diminuir a frequência cardíaca
Mesmo em repouso, o nervo vago traz impulsos para os nodos SA e AV. Isso costuma ser referido como tônus parassimpático. Como consequência, as alterações na atividade parassimpática podem causar aumento ou diminuição da frequência cardíaca. Uma diminuição do tônus parassimpático no coração, por exemplo, pode elevar a frequência cardíaca. Um aumento da atividade parassimpática, por outro lado, diminui a frequência cardíaca
Estudos mostraram que o aumento inicial da frequência cardfaca durante o exercício, para até cerca de 100 bpm, ocorre em razão da retirada do tônus parassimpático. A velocidades de trabalho maiores, a estimulação dos nodos SA e AV pelo sistema nervoso simpático é responsável pelo aumento da frequência cardíaca. As fibras simpáticas atingem o coração por meio dos nervos aceleradores cardíacos, que inervam o nodo SA e os ventrículos. Mediante estimulação, as terminações destas fibras liberam noradrenalina, que atua sobre os betaceptores existentes no coração e aumenta tanto a frequência cardíaca como a força de contração miocárdica. 
Em repouso, o equilíbrio normal entre o tônus parassimpático e a atividade simpática para o coração é mantido pelo centro de controle cardiovascular, junto ao bulbo. O centro de controle cardiovascular recebe impulsos oriundos de várias partes do sistema circulatório, que se destinam a mudanças em parâmetros importantes (p. ex., pressão arterial, tensão de oxigênio no sangue), e retransmite impulsos motores ao coração em resposta à mudança de uma necessidade cardiovascular. Por exemplo, um aumento da pressão arerial em repouso acima do normal estimula os receptores de pressão existentes nas artérias carótidas e arco aórtico, os quais, por sua vez, enviam impulsos ao centro de controle cardiovascular. Em resposta, o centro de controle cardiovascular aumenta a atividade parassimpática para o coração, a fim de diminuir a frequência cardíaca e o débito cardíaco. Essa redução do débito cardíaco acarreta o declínio da pressão arterial de volta aos níveis normais.
Outro reflexo regulatório envolve os receptores de pressão localizados no átrio direito. Neste caso, um aumento da pressão atrial direita sinaliza para o centro de controle cardiovascular a ocorrência de um aumento do retorno venoso. Em consequência, para prevenir o retorno do sistema venoso sistêmico com sangue, o débito cardíaco deve
ser aumentado. O centro de controle cardiovascular responde enviando impulsos do nero acelerador simpático para o coração, o que resulta em aumento da frequência
cardíaca e do débito cardíaco. Como resultado final, o aumento do débito cardíaco diminui e normaliza a pressão atrial direita, e a pressão venosa é reduzida.
Por fim, uma mudança na temperatura corporal pode influenciar a frequência cardíaca. Um aumento da temperatura corporal para níveis acima do normal resulta
no aumento da frequência cardíaca, enquanto a queda da temperatura corporal a valores abaixo do normal provoca redução da frequência cardíaca. Praticar exercícios em um ambiente quente, por exemplo, resulta em elevações da temperatura corporal e frequências cardíacas mais altas do que durante a prática do mesmo exercício em um ambiente frio. 
6. Variabilidada da Frequência Cardíaca
Conforme já demonstrado anteriormente, a frequência cardíaca é regulada pelo sistema nervoso autonômico (i. e., o equilíbrio existente entre os sistemas nervoso parassimpático e
simpático). O termo variabilidade da frequência cardíaca (VFC) refere.se à variação do intervalo de tempo decorrido entre os batimentos cardíacos. Na prática, o
intervalo de tempo (expresso em milissegundos) decorrido entre dois batimentos cardíacos pode ser medido como intervalo de tempo R-R com auxílio do traçado de ECG. A VFC, então, é calculada como desvio padrão do intervalo de tempo R.R durante um período selecionado. Uma ampla variação de VFC é considerada um índice satisfatório de equilíbrio de "saúde" entre os sistemas nervosos simpático e parassimpático, enquanto uma VFC baixa indica a existência de desequilíbrio na regulação autonômica.
A importância fisiológica da VFC está no fato de a variação de tempo entre os batimentos cardíacos refletir o equilíbrio autonômico e ser uma excelente ferramenta de triagem não invasiva para muitas doenças. Uma VFC baixa, por exemplo, tem se mostrado preditiva de eventos cardiovasculares futuros, como a morte súbita por causa cardíaca. Além disso, uma VFC baixa constitui um fator de risco independente para o desenvolvimento de doença cardiovascular, incluindo insuficiência cardíaca, infarto do miocárdio e hipertensão. Estudos epidemiológicos também estabeleceram que uma VFC baixa é excelente como fator preditor de mortalidade e morbidade cardiovascular aumentadas em pacientes com doença cardiovascular. 
Qual é a causa fisiológica da variabilidade da VFC baixa? Mais uma vez, o sistema nervoso autonôrico regula numerosos parâmetros cardiovasculares, entre os quais
a frequência cardíaca e a VFC. Vale lembrar de que a frequência cardíaca pode ser elevada pelo aumento da atividade simpática ou diminuída pelo aumento da atividade parassimpática (vagal). O equilíbrio entre os efeitos dos sistemas simpático e parassimpático, que são os dois
ramos de ação oposta do sistema neroso autonômico, é referido como equilírio simpatovagal e reflete-se nas alterações batimento-batimento do ciclo cardíaco. 
Muitos fatores podem influenciaro equilíbrio simpatovagal e, assim, exercer impacto sobre a VFC. O avanço da idade ou algumas condições patológicas, por exemplo, estão associados a uma diminuição no tônus parassimpático em repouso ou a um aumento da descarga do sistema neroso simpático.8 Isso resulta em uma perturbação do equilíbrio simpatovagal e na diminuição da VFC. Alguns exemplos de pacientes com doenças que promovem uma
diminuição da VFC são aqueles que sofrem de depressão, hipertensão e cardiopatia, bem como os que passaram por um evento de infarto do miocárdio.19 De modo significativo, pesquisas indicam que a inatividade física promove uma diminuição da VFC, enquanto a prática regular de exercício aeróbio resulta no aumento da VFC. Desta forma, a
investigação dos tipos de exercício e programas de treino específicos que podem exercer influência positiva sobre a VFC se torna uma importante área de pesquisa.
Atividades
1) Faça uma representação gráfica das respostas de frequência cardfaca, volume sistólico e débito cardíaco ao exercfcio incremental.
Gabarito comentado: 
2) Elabore em um gráfico as alterações que ocorrem na frequência cardíaca, volume sistólico e débito cardíaco durante o exercfcio prolongado
Gabarito comentado
3) Qual estrutura é responsável por controlar o estímulo elétrico do coração, responsável por manter seu ritmo de funcionamento?
Gabarito comentado: Nodo sinoatrial.
 
Referências
Âstrand P. Text book of Work Physiology. Champaign: Human Kinetics, 2003
Courneya C, and Parker M. Cardiovascular Physiology: A Clinical Approach. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2010.
Fox, S. Human Physiology. New York: McGraw-Hill Companies, 2010.
Katz, A. Physiology of the Heart. Philadelphia: Wolters Kluwer Lippincott Williams and Wilkins, 2010. 
Levy WC, Cerqueira MD, Harp GD, Johannessen K, Abrass IB, Schwartz RS, and Stratton JR. Effect of endurance exercise training on heart rate variability at rest in healthy
young and older men. Am I Cardiol. 82: 1236-1 24 1 , 1998.
Liew R. and Chiam P. Riskstratification for sudden cardiac death after acu te myocardial infarction. Ann Acad Med Singapore. 39: 237-246, 2010.
Mohrman D, and Heller L. Cardiovascular Physiology. New York: McGraw Hill Lange, 2010.
Rowell LB. Human Cireulation Regulation During Physieal Stress. New York: Oxford University Press, 1986.
Próximos passos
· Princípios do treinamento;
· Individualidade biológica;
· Princípio da adaptação;
· Princípio da sobrecarga.
Explore +
1. Ciclo cardíaco - https://www.youtube.com/watch?v=sO993P2xxKw
2. Pressão arterial e exercício - http://www.scielo.br/pdf/rbme/v21n6/1517-8692-rbme-21-06-00438.pdf
3. Variabilidade da Frequência Cardíaca - https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6125418
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