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Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 1 Sistema Circulatório Sistema Circulatório ou Cardiovascular O sistema cardiovascular tem a função primordial de transportar e distribuir nutrientes e oxigênio para os tecidos, bem como remover os produtos oriundos do metabolismo celular. Para cumprir essa função, o sistema dispõe de uma bomba, uma série de tubos para distribuição (artérias) e coleta (veias), e uma rede de vasos finos que permitem trocas rápidas entre os tecidos e o sistema de vasos (capilares). O coração representa, no sistema cardiovascular, a bomba propulsora de sangue que flui dentro deste compartimento. A circulação do sangue ocorre pela geração de diferença de pressões entre dois ou mais pontos do sistema cardiovascular, a estrutura responsável por gerar esse gradiente de pressões é o coração. O coração é uma bomba, porque é formado pelo miocárdio (músculo estriado cardíaco). O coração é dividido em quatro cavidades (ou câmaras cardíacas): átrio direito, átrio esquerdo, ventrículo direito e ventrículo esquerdo. Os átrios direito e esquerdo são separados entre si pelo septo interatrial, assim como os ventrículos direito e esquerdo estão separados entre si pelo septo interventricular. Dessas quatro câmaras cardíacas, os ventrículos são fundamentais como bombas propulsoras do fluxo de sangue, e sua massa muscular é muito maior que a dos átrios. Os átrios representam os vestíbulos dos ventrículos que, de fato, constituem o coração propriamente dito. O átrio desempenha outra função, além de agir como vestíbulo da função ventricular: é a de atuar como ponto de geração dos impulsos que excitam o coração a contrair‑se. As paredes internas das cavidades cardíacas são recobertas por uma fina membrana endotelial – o endocárdio. O endocárdio forma conjuntos de pregas nos orifícios: as válvulas cardíacas, que desempenham uma função orientadora do fluxo sanguíneo, dentro do coração, e sua participação é exclusivamente passiva, uma vez que se abrem ou fecham de acordo com as mudanças de pressão a cada lado da válvula. Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 2 As válvulas que separam os átrios dos ventrículos são chamadas atrioventriculares. A válvula atrioventricular, que separa o átrio direito do ventrículo direito, é chamada válvula tricúspide. A válvula atrioventricular, que separa o átrio esquerdo do ventrículo esquerdo, é denominada válvula bicúspide ou mitral. As válvulas arteriais, também chamadas semilunares, localizam‑se entre os ventrículos e as artérias. A válvula pulmonar separa o ventrículo direito da artéria pulmonar, que leva o sangue venoso (pobre em oxigênio) até os pulmões. A válvula aórtica separa o ventrículo esquerdo da artéria aorta, que leva o sangue arterial (rico em oxigênio) para o restante do corpo. O sangue possui um trajeto unidirecional, tanto ao passar pelo coração como pelos vasos sanguíneos. No coração, o fluxo é direcionado pela presença de válvulas entre os átrios e os ventrículos e entre os ventrículos e as grandes artérias. Envolvendo o miocárdio, o coração possui um sistema de membranas denominado pericárdio que, além de proteger o coração, tem um papel amortecedor dos movimentos, evitando o atrito do miocárdio com outras estruturas do mediastino (local do tórax onde fica o coração). O pericárdio possui duas folhas, a visceral e a parietal, que deslizam entre si pela existência de uma tênue camada de líquido pericárdico (fluido transcelular). Circulação do Sangue – Pulmonar e Sistêmica A contração global do coração é denominada sístole e o relaxamento do miocárdio, diástole. Toda vez que o coração contrai, o sangue é propulsionado por meio do sistema de vasos sanguíneos espalhados por todo o corpo. Esse sistema de vasos pode ser dividido em dois grandes circuitos: circulação sistêmica e circulação pulmonar. O sangue venoso retorna ao coração por meio das duas grandes veias cavas (superior e inferior), que desembocam no átrio direito. A partir dessa câmara, o sangue passa ao ventrículo direito por meio da abertura da válvula tricúspide. A pequena circulação, ou circulação pulmonar, inicia‑se com a ejeção do sangue venoso contido no ventrículo direito para a artéria pulmonar por meio da abertura da válvula pulmonar, que, por sua vez, divide‑se nas artérias pulmonares direita e esquerda, distribuindo o sangue venoso para os pulmões direito e esquerdo, para ser oxigenado. Ao chegar aos pulmões, o sangue é oxigenado em um processo denominado hematose (processo de troca gasosa nos alvéolos pulmonares). Após ser oxigenado, o sangue arterial retorna ao átrio esquerdo do coração por meio das quatro veias pulmonares, finalizando assim a circulação pulmonar. O sangue arterial que está contido no átrio esquerdo passa ao ventrículo esquerdo por meio da abertura da válvula mitral (bicúspide). Após o aumento da pressão nessa câmara, o sangue é bombeado para a artéria aorta por via da válvula aórtica, dando início à grande circulação ou circulação sistêmica. Highlight Highlight Highlight Ventrículo direito, circulação pulmonar, sangue venoso Ventrículo esquerdo, circulação sistêmica, sangue arterial Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 3 Da artéria aorta, o sangue é distribuído para todos os tecidos (com exceção dos pulmões). Nos capilares sanguíneos que ocorrem as trocas de nutrientes e gases entre o sangue e os tecidos. Uma vez que os nutrientes e o oxigênio são difundidos para os tecidos e os produtos do metabolismo celular, como o dióxido de carbono (CO2), são recolhidos pelos capilares, o sangue torna‑se venoso. Esses delicados vasos formam as vênulas que se unem, dando origem a vasos cada vez mais calibrosos. Por fim, são formadas duas grandes veias: a veia cava superior e veia cava inferior, que conduzem o sangue venoso de volta ao coração (átrio direito), encerrando, desta feita, o trajeto da grande circulação. Ciclo Cardíaco As válvulas cardíacas são fundamentais para o funcionamento do coração como uma bomba. Tanto as válvulas atrioventriculares (tricúspide e mitral) quanto as semilunares (pulmonar e aórtica) são retificadoras, ou seja, permitem o fluxo de sangue em uma só direção. O controle de abertura e fechamento das válvulas se dá por diferenças de pressão no interior das câmaras cardíacas. Quando as válvulas tricúspide e mitral estão abertas, o sangue irá fluir para o interior dos ventrículos, que se encontrarão em diástole (relaxados). Quando as válvulas pulmonar e aórtica estão abertas, o sangue fluirá dos ventrículos direito e esquerdo, que se encontrarão em sístole (contraídos), para os pulmões e o restante do corpo, respectivamente. Uma válvula que não se feche ou abra no momento adequado compromete o ciclo cardíaco inteiro. O coração, como bomba, funciona a dois tempos: esvaziamento durante a contração: sístole; enchimento durante o relaxamento: diástole. Tanto a sístole quanto a diástole podem ser divididas em diferentes fases, ao longo do tempo, de acordo com o comportamento dos ventrículos e das válvulas submetidas às pressões que eles geram durante sua atividade cíclica. Esses eventos determinam o ciclo cardíaco. Sístole 1º evento: contração isovolumétrica. Encurtamento das fibras musculares cardíacas se inicia, mas a pressão exercida não é suficiente para abrir as válvulas aórtica e pulmonar. As válvulas mitral e tricúspide permanecem fechadas, o volume no interior dos ventrículos não varia (contração isovolumétrica). A pressão eleva‑se rapidamente e isso forçará a abertura das válvulas aórtica e pulmonar. Sístole 2º evento: ejeção ventricular máxima. Quando se abrem as válvulas aórtica e pulmonar, começa a ejeção de sangue para a grande e a pequena circulação em ritmo bastante acentuado. Highlight Highlight Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 4 Sístole 3º evento:ejeção ventricular reduzida. O fluxo de sangue continua em direção às artérias, mas não com as mesmas velocidade e intensidade de antes. A pressão no interior dos ventrículos cai chegando a valores abaixo da pressão da aorta. Fecham‑se as válvulas aórtica e pulmonar. Diástole 1º evento: relaxamento isovolumétrico. Os ventrículos relaxam‑se progressivamente, com todas as válvulas fechadas, o volume em seu interior não varia, mas a pressão vai caindo, a atingir valores próximos de zero. Diástole 2º evento: enchimento diastólico rápido. As válvulas atrioventriculares abrem‑se e o sangue flui rapidamente para dentro dos ventrículos, a pressão eleva‑se no interior deles, mas em nível bastante baixo. Diástole 3º evento: enchimento diastólico lento. O sangue que já flui para os ventrículos aumenta ligeiramente a pressão no interior destes e, portanto, o enchimento torna‑se mais lento. Diástole 4º evento: contração atrial. Os átrios contraem‑se, terminando por completar o enchimento ventricular antes da próxima sístole, que se irá iniciar pela contração isovolumétrica. Bulhas Cardíacas Sons produzidos pela atividade cardíaca. Quando se contraem, os ventrículos produzem sons característicos, vibrados essencialmente pelo fechamento das válvulas atrioventriculares e semilunares. 1º som: “primeira bulha cardíaca”, ele coincide com o início da sístole, fechamento das válvulas tricúspide e mitral. 2° som: “segunda bulha cardíaca”, ele coincide com o início da diástole, fechamento das válvulas pulmonar e aórtica. Sons podem fornecer informações importantes acerca do funcionamento do coração. Sons anormais emitidos entre a primeira e segunda bulha cardíaca são causados por fenômenos disparados durante a sístole. Sons anormais produzidos entre a segunda e a primeira bulha cardíaca são causados por fenômenos que ocorrem durante a diástole. A detecção dos sons cardíacos faz parte do exame clínico cardiológico e muitas patologias cardíacas podem ser diagnosticadas pela ausculta do coração. Débito Cardíaco Chamamos débito cardíaco (DC) ou volume cardíaco minuto (VCM) o volume de sangue que o coração bombeia em um dado intervalo de tempo na pequena ou na grande circulação. É comumente expresso em litros por minuto (l/min). Podemos definir DC como o volume ejetado pelo coração (dos ventrículos esquerdo e direito), em um intervalo de tempo; no caso, um minuto. Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 5 Para calcularmos o DC, antes, precisamos saber qual é o volume ejetado pelo coração a cada sístole, e a esse parâmetro damos o nome de volume sistólico (VS). É necessário saber também a quantidade de vezes que o coração bate em um minuto – esta segunda variável é definida como frequência cardíaca (FC). A FC pode ser verificada pelos batimentos de veias no pescoço, mas, normalmente, a palpação do pulso é uma das primeiras fontes de informação da ação cardíaca. A partir disso, chega‑se à seguinte equação: DC = FC x VS Homem adulto em repouso - 70 kg. VS = 80 ml. FC = 65 batimentos/minuto (bpm). DC = 5.200 ml/min. Deve-se levar em conta outros fatores, como sexo, peso e altura. No exercício físico, quando a demanda por oxigênio pelo organismo está exacerbada, o DC pode aumentar de 4 a 5 vezes, graças ao aumento de ambos, FC e VS, mediado pela ativação do sistema nervoso simpático. Automatismo Cardíaco As contrações rítmicas e coordenadas do coração produzem o fluxo sanguíneo que supre os órgãos com nutrientes e oxigênio. Contrações são ativadas por impulsos elétricos gerados por células marca‑passo, localizadas no átrio direito, mais precisamente no nó sinoatrial (NSA). Os impulsos elétricos gerados no NSA são transmitidos ao miocárdio atrial e espalham‑se pelo átrio. Em seguida, o impulso elétrico chega ao nó atrioventricular, localizado entre os átrios e os ventrículos, sofrendo um pequeno retardo. Ao chegar ao feixe de His, o impulso elétrico desce entre os ventrículos direito e esquerdo, e espalha‑se completamente pelo miocárdio ventricular por meio das fibras de Purkinje. A origem e propagação dos impulsos elétricos pelas células cardíacas dependem da existência de gradientes iônicos por meio da membrana plasmática e de mudanças transitórias rápidas na permeabilidade da membrana, que permitam fluxos de íons de acordo com seus gradientes eletroquímicos. Ritmicidade Cardíaca Em condições normais, as células cardíacas estão acopladas eletricamente, de forma que a excitação de uma única célula resulta na excitação de todas as células do tecido. O miocárdio é considerado um sincício funcional, pois suas células estão unidas entre si por estruturas chamadas de discos intercalares. Nesses discos, existem áreas de íntima aposição das membranas das duas células, as junções comunicantes. Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 6 As junções comunicantes são canais que comunicam diretamente o citoplasma das células adjacentes, e são formados por proteínas denominadas conexinas. Esses canais permitem a condução rápida do potencial de ação entre as células, facilitando o espalhamento da atividade elétrica pelo miocárdio e o batimento sincronizado do coração. As junções comunicantes são essenciais para a propagação do potencial de ação cardíaco. Eletrocardiograma (ECG) O ECG é um registro indireto da atividade elétrica do coração, obtido por meio de eletródios colocados em diferentes pontos da superfície do corpo, em posições já determinadas por regras convencionadas, denominadas derivações eletrocardiográficas. É uma ferramenta clínica não invasiva de grande utilidade na detecção e diagnose de irregularidades na condução elétrica do coração. A sequência de ativação cardíaca é iniciada pela onda P, que representa a despolarização do átrio. Em seguida, há um seguimento PR, que representa o período de condução do impulso elétrico no NAV, feixe de His e fibras de Purkinje. Após o segmento PR, há um conjunto de ondas Q, R e S (complexo QRS), que representa a despolarização ventricular. Em seguida, ocorre um segundo segmento chamado ST, que não registra diferença de potencial na superfície corporal, pois todas as células estão com um mesmo valor de potencial transmembrana. A onda T final representa a repolarização ventricular. O intervalo PR é o período entre o início da despolarização atrial e o início da despolarização ventricular. O aumento da duração do intervalo PR pode indicar bloqueio parcial da condução do impulso elétrico no NAV ou feixe de His. O intervalo QT é o período entre o início da despolarização ventricular e o final da repolarização ventricular. A duração do intervalo QT correlaciona‑se à duração do potencial de ação ventricular e é dependente da frequência cardíaca. Pressão Arterial (PA) A pressão arterial (PA) é uma das variáveis hemodinâmicas de medida mais comum, pois, além de ser aferida de modo fácil, pode fornecer informações importantes sobre a homeostase cardiovascular. A pressão arterial, como o próprio nome indica, representa a pressão existente dentro das grandes artérias. O valor da PA é muito diferente em diversos locais da circulação. Quando medimos a PA de uma pessoa, em geral, aferimos essa medida no braço, pois a artéria braquial fica, aproximadamente, na altura da raiz da aorta. Portanto, ao aferirmos a pressão na artéria braquial estamos, na verdade, aferindo a pressão que o sangue exerce sobre as paredes da artéria aorta torácica. Como ao longo das grandes artérias a pressão é relativamente constante, a PA medida na artéria braquial passou a ser considerada a medida padrão da pressão nas grandes artérias. Instituto de Ciências da Saúde Fisiologia Geral 7 A PA é a medida da força exercida pelo sangue contra as paredes das grandes artérias. A pressão em um vaso de paredes elásticas (como as artérias), aumenta diretamente com o volume delíquido no interior do vaso, e esse aumento depende das características elásticas da parede. Como a quantidade de sangue dentro das artérias não é constante, e varia com os fluxos de entrada e saída do sangue para a microcirculação, a pressão arterial também adquire um caráter pulsátil. A pressão aria continuamente durante o ciclo cardíaco desde um valor máximo (pressão arterial sistólica) pois coincide com a sístole ventricular, até um valor mínimo (pressão arterial diastólica), que consiste no menor valor da pressão dentro das artérias, fato que ocorre no final da diástole ventricular. A pressão está ótima quando o valor de medição fica na faixa de 120 por 80 milímetros de mercúrio (mmHg).