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Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG Coração do Atleta Objetivos: 1. Compreender o funcionamento do ciclo cardíaco. 2. Estudar a fisiologia do coração de Atleta e Hipertrofias. 3. Explicar o que é frequência cardíaca e debito cardíaco. Ciclo cardíaco Um único ciclo cardíaco inclui todos os eventos associados a um batimento cardíaco. Assim, um ciclo cardíaco consiste em uma sístole e uma diástole dos átrios mais uma sístole e uma diástole dos ventrículos. Em cada ciclo cardíaco, os átrios e ventrículos se contraem e relaxam alternadamente, forçando o sangue das áreas de alta pressão às áreas de baixa pressão. Enquanto uma câmara do coração se contrai, a pressão arterial dentro dela aumenta. A despolarização provoca a contração e a repolarização causa o relaxamento das fibras musculares cardíacas. Sístole atrial Durante a sístole atrial, que dura cerca de 0,1 s, os átrios estão se contraindo. Ao mesmo tempo, os ventrículos estão relaxados. 1. A despolarização do nó SA provoca a despolarização atrial, marcada pela onda P no ECG. 2. A despolarização atrial causa a sístole atrial. Conforme o átrio se contrai, ele exerce pressão sobre o sangue dentro dele, o que o força a passar através das valvas AV abertas para os ventrículos. 3. A sístole atrial contribui com os últimos 25 mℓ de sangue ao volume já existente em cada ventrículo (cerca de 105 mℓ). O fim da sístole atrial é também o fim da diástole ventricular (relaxamento). Assim, cada ventrículo contém cerca de 130 mℓ no final do seu período de relaxamento (diástole). Este volume de sangue é chamado volume diastólico final (VDF). 4. O complexo QRS no ECG marca o início da despolarização ventricular. Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG Sístole ventricular Durante a sístole ventricular, que dura cerca de 0,3 s, os ventrículos se contraem. Ao mesmo tempo, os átrios estão relaxados na diástole atrial. 5. A despolarização ventricular provoca a sístole ventricular. Conforme a sístole ventricular começa, a pressão intraventricular se eleva e “empurra” o sangue contra as valvas atrioventriculares (AV), forçando seu fechamento. Por cerca de 0,05 s, as valvas atrioventriculares, do tronco pulmonar e da aorta estão fechadas. Este é o período de contração isovolumétrica. Durante este intervalo, as fibras musculares cardíacas estão se contraindo e exercendo força, mas ainda não estão se encurtando. Assim, a contração muscular é isométrica (mesmo comprimento). Além disso, como as quatro valvas estão fechadas, o volume ventricular permanece o mesmo (isovolumétrica). 6. A contração continuada dos ventrículos faz com que a pressão no interior das câmaras aumente acentuadamente. Quando a pressão ventricular esquerda ultrapassa a pressão aórtica em cerca de 80 milímetros de mercúrio (mmHg) e a pressão ventricular direita sobe acima da pressão no tronco pulmonar (cerca de 20 mmHg), as valvas do tronco pulmonar e da aorta se abrem. Neste momento, começa a ejeção de sangue do coração. O período durante o qual as valvas do tronco pulmonar e da aorta estão abertas é a ejeção ventricular, que tem a duração de cerca de 0,25 s. A pressão no ventrículo esquerdo continua subindo até cerca de 120 mmHg, e a pressão no ventrículo direito sobe para cerca de 25 a 30 mmHg. 7. O ventrículo esquerdo ejeta cerca de 70 mℓ de sangue para a aorta, e o ventrículo direito ejeta o mesmo volume de sangue para o tronco pulmonar. O volume remanescente em cada ventrículo no final da sístole, cerca de 60 mℓ, é o volume sistólico final (VSF). O volume sistólico, o volume ejetado a cada batimento por cada ventrículo, é igual ao volume diastólico final menos o volume sistólico final: VS = VDF – VSF. Em repouso, o volume sistólico é de aproximadamente 130 mℓ – 60 mℓ = 70 mℓ. 8. A onda T do ECG marca o início da repolarização ventricular. Período de relaxamento Durante o período de relaxamento, que dura cerca de 0,4 s, os átrios e os ventrículos estão relaxados. Conforme aumenta a frequência cardíaca, o período de relaxamento torna-se cada vez mais curto, enquanto a duração da sístole atrial e da sístole ventricular se encurta apenas discretamente. 9. A repolarização ventricular provoca a diástole ventricular. Conforme os ventrículos relaxam, a pressão no interior das câmaras cai, e o sangue da aorta e do tronco pulmonar começa a refluir para as regiões de baixa pressão nos ventrículos. O fluxo retrógrado de sangue atinge as válvulas das valvas e fecha as valvas do tronco pulmonar e da aorta. A valva da aorta se fecha a uma pressão de cerca de 100 mmHg. O refluxo de sangue sobre as válvulas fechadas da valva da aorta produz a onda dicrótica na curva de pressão aórtica. Depois do fechamento das valvas do tronco pulmonar e da aorta, existe um breve intervalo em que o volume de sangue do ventrículo não se modifica porque as quatro valvas estão fechadas. Este é o período de relaxamento isovolumétrico. 10. Conforme os ventrículos continuam relaxando, a pressão cai rapidamente. Quando a pressão ventricular cai abaixo da pressão atrial, as valvas do tronco pulmonar e da aorta se abrem e começa o enchimento ventricular. A maior parte do enchimento ventricular ocorre logo após a abertura das valvas do tronco pulmonar e da aorta. O sangue que fluiu para os átrios e ali se acumulou durante a sístole ventricular então se desloca rapidamente para os ventrículos. No final do período de Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG relaxamento, os ventrículos estão cerca de 75% cheios. A onda P aparece no ECG, sinalizando o início de outro ciclo cardíaco. Débito cardíaco (DC) O débito cardíaco (DC) é o volume de sangue ejetado pelo ventrículo esquerdo (ou ventrículo direito) na aorta (ou tronco pulmonar) a cada minuto. O débito cardíaco é igual ao volume sistólico (VS), o volume de sangue ejetado pelo ventrículo a cada contração, multiplicado pela frequência cardíaca (FC), a quantidade de batimentos cardíacos por minuto: DC (mℓ/min) = VS (mℓ/batimento) × FC (batimentos/min) Em um homem adulto típico em repouso, o volume sistólico é de 70 mℓ/batimento, em média, e a frequência cardíaca é de cerca de 75 bpm. Assim, o débito cardíaco médio é: DC = 70 mℓ/batimento × 75 bpm = 5.250 mℓ/min = 5,25 ℓ/min Durante o exercício leve, por exemplo, o volume sistólico pode aumentar para 100 mℓ/batimento, e a frequência cardíaca para 100 bpm. O débito cardíaco então seria de 10 ℓ/min. Durante o exercício intenso (mas ainda não máximo), a frequência cardíaca pode acelerar para 150 bpm e o volume sistólico pode subir para 130 mℓ/batimento, resultando em um débito cardíaco de 19,5 ℓ/min. A reserva cardíaca é a diferença entre o débito cardíaco máximo de uma pessoa e o débito cardíaco em repouso. A pessoa média tem uma reserva cardíaca de quatro ou cinco vezes o valor de repouso. Os atletas de endurance de elite têm uma reserva cardíaca sete ou oito vezes o seu DC de repouso. As pessoas com cardiopatia grave podem ter pouca ou nenhuma reserva cardíaca, o que limita a sua capacidade de realizar até mesmo as tarefas simples da vida diária. Regulação do volume sistólico Um coração saudável bombeia o sangue que entrou em suas câmaras durante a diástole anterior. Em outras palavras, se mais sangue retornou ao coração durante a diástole, então mais sangue será ejetado na próxima sístole. Três fatores regulam o volume sistólico e garantem que os ventrículos esquerdo e direito bombeiem volumes iguais de sangue: (1) pré- carga, o grau de estiramento no coração antes de ele se contrair; (2) contratilidade, o vigor da contração das fibras musculares ventriculares individuais; e (3) pós-carga, a pressão que tem de ser sobrepujada antes que possa ocorrer ejeção do sangue a partir dos ventrículos. Pré-carga | Efeito do alongamento Dentro de certos limites,quanto mais o coração se enche de sangue durante a diástole, maior será a força de contração durante a sístole. Esta relação é conhecida como a Lei de Frank-Starling do coração. A pré-carga é proporcional ao volume diastólico final (VDF) (o volume de sangue que enche os ventrículos no final da diástole). Normalmente, quanto maior é o VDF, mais forte é a contração seguinte. Dois fatores-chave determinam o VDF: (1) a duração da diástole ventricular e (2) o retorno venoso, o volume de sangue que retorna ao Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG ventrículo direito. Quando a frequência cardíaca aumenta, a duração da diástole é menor. Menos tempo de enchimento significa um VDF menor, e os ventrículos podem se contrair antes que sejam devidamente preenchidos. Por outro lado, quando o retorno venoso aumenta, um maior volume de sangue flui para os ventrículos, e o VDF é aumentado. Quando a frequência cardíaca ultrapassa cerca de 160 bpm, o volume sistólico geralmente declina em decorrência do tempo de enchimento curto. Nestas frequências cardíacas rápidas, o VDF é menor, e a pré-carga é menor. As pessoas que têm frequências cardíacas de repouso mais lentas geralmente têm grandes volumes sistólicos de repouso, porque o tempo de enchimento é prolongado e a pré-carga é maior. A lei de Frank-Starling do coração equaliza o volume ejetado pelos ventrículos direito e esquerdo e mantém o mesmo volume de sangue que flui para as circulações sistêmica e pulmonar. Se o lado esquerdo do coração bombeia um pouco mais de sangue do que o lado direito, o volume de sangue que retorna para o ventrículo direito (retorno venoso) aumenta. O aumento do VDF faz com que o ventrículo direito se contraia com mais força no próximo batimento, trazendo os dois lados de volta ao equilíbrio. Contratilidade O segundo fator que influencia o volume sistólico é a contratilidade do miocárdio, a força de contração em uma dada pré-carga. As substâncias que aumentam a contratilidade são agentes inotrópicos positivos; aqueles que diminuem a contratilidade são os agentes inotrópicos negativos. A estimulação da parte simpática da divisão autônoma do sistema nervoso (SNA), hormônios como a epinefrina e a norepinefrina, o aumento do nível de Ca2+ no líquido intersticial e fármacos digitálicos têm efeitos inotrópicos positivos. Em contraste, a inibição da parte simpática do SNA, a anoxia, a acidose, alguns anestésicos e o aumento no nível de K+ no líquido intersticial têm efeitos inotrópicos negativos. Os bloqueadores dos canais de cálcio são fármacos que podem ter um efeito inotrópico negativo, reduzindo o influxo de Ca2+, diminuindo assim a força da contração cardíaca. Pós-carga A ejeção de sangue do coração começa quando a pressão no ventrículo direito excede a pressão no tronco pulmonar (cerca de 20 mmHg), e quando a pressão no ventrículo esquerdo excede a pressão na aorta (cerca de 80 mmHg). Nesse momento, a pressão mais elevada no sangue faz com que os ventrículos pressionem as válvulas semilunares a abrir. A pressão que precisa ser superada antes de que uma válvula semilunar possa abrir é denominada pós-carga. Um aumento da pós- carga faz com que o volume sistólico diminua, de modo que mais sangue permanece nos ventrículos no final da sístole. As condições que podem aumentar a pós-carga incluem a hipertensão (pressão arterial elevada) e o estreitamento das artérias pela aterosclerose (ver o verbete sobre a doença da artéria coronária na seção Distúbios | Desequilíbrios homeostáticos, no final deste capítulo). Regulação da frequência cardíaca O débito cardíaco depende tanto da frequência cardíaca quanto do volume sistólico. Os ajustes na frequência cardíaca são importantes no controle a curto prazo do débito cardíaco e da pressão arterial. Durante o exercício, por exemplo, o débito cardíaco aumenta para fornecer mais oxigênio e nutrientes aos tecidos que estão trabalhando. O volume sistólico pode cair se o miocárdio ventricular estiver danificado ou se o volume de sangue for reduzido por causa de sangramento. Nestes casos, os mecanismos homeostáticos mantêm um débito cardíaco adequado pelo aumento da frequência e da contratilidade cardíacas. Entre os vários fatores que contribuem para a regulação da frequência cardíaca, os mais importantes são a divisão autônoma do sistema nervoso e os hormônios liberados pelas medulas das glândulas suprarrenais (epinefrina e norepinefrina). Regulação autonômica da frequência cardíaca A regulação do coração pelo sistema nervoso se origina no centro cardiovascular localizado no bulbo. Esta região do tronco encefálico recebe Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG informações de vários receptores sensoriais e dos centros cerebrais superiores, como o sistema límbico e o córtex cerebral. O centro cardiovascular então direciona o débito apropriado, aumentando ou diminuindo a frequência dos impulsos nervosos nas partes simpática e parassimpática do SNA. Mesmo antes de a atividade física começar, especialmente em situações de competição, a frequência cardíaca pode aumentar. Este aumento antecipatório ocorre porque o sistema límbico envia impulsos nervosos para o centro cardiovascular no bulbo. Quando a atividade física começa, os proprioceptores que estão monitorando a posição dos membros e os músculos enviam impulsos nervosos ao centro cardiovascular para aumentar a frequência. As informações dos proprioceptores são um grande estímulo para o rápido aumento da frequência cardíaca que ocorre no início da atividade física. Outros receptores sensitivos que fornecem informações ao centro cardiovascular incluem os quimiorreceptores, que monitoram alterações químicas no sangue, e os barorreceptores, que monitoram o estiramento das principais artérias e veias causado pela pressão do sangue que flui neles. Barorreceptores importantes localizados no arco da aorta e nas artérias carótidas detectam alterações na pressão arterial e fornecem informações sobre essas mudanças ao centro cardiovascular. Os neurônios simpáticos se estendem do bulbo à medula espinal. Da região torácica da medula espinal, nervos simpáticos aceleradores cardíacos estendem-se para o nó SA, para o nó AV e para a maior parte das porções do miocárdio. Os impulsos nos nervos cardíacos aceleradores desencadeiam a liberação de norepinefrina, que se liga os receptores beta-1 (β1) das fibras musculares cardíacas. Essa interação tem dois efeitos distintos: (1) Nas fibras do nó SA (e AV), a norepinefrina acelera a taxa de despolarização espontânea, de modo que estes marca-passos disparam impulsos mais rapidamente e aumentam a frequência cardíaca; (2) nas fibras contráteis dos átrios e ventrículos, a norepinefrina aumenta a entrada de Ca2+ através dos canais lentos de Ca2+ acionados por voltagem, aumentando assim a contratilidade. Como resultado, um maior volume de sangue é ejetado durante a sístole. Em caso de aumento moderado da frequência cardíaca, o volume sistólico não diminui, porque o aumento da contratilidade compensa a redução da pré- carga. Com a estimulação simpática máxima, no entanto, a frequência cardíaca pode chegar a 200 bpm em uma pessoa de 20 anos de idade. Em uma frequência cardíaca assim alta, o volume sistólico é menor do que em repouso, por causa do tempo de enchimento muito curto. A frequência cardíaca máxima diminui com a idade; como regra, subtrair sua idade de 220 fornece uma boa estimativa de sua frequência cardíaca máxima em batimentos por minuto. Os impulsos nervosos parassimpáticos chegam ao coração por meio dos nervos vagos (NC X) direito e esquerdo. Os axônios vagais terminam no nó SA, no nó AV e no miocárdio atrial. Eles liberam acetilcolina, o que reduz a frequência cardíaca, diminuindo a velocidade de despolarização espontânea das fibras autorrítmicas. Dado que apenas algumas fibras vagais inervam o músculo ventricular,as alterações na atividade parassimpática pouco influenciam a contratilidade dos ventrículos. Existe um equilíbrio que flutua continuamente entre a estimulação simpática e a estimulação parassimpática do coração. Em repouso, a estimulação parassimpática predomina. A frequência cardíaca de repouso – de aproximadamente 75 bpm – geralmente é menor do que a frequência autorrítmica do nó SA (cerca de 100 bpm). Com a estimulação máxima pela parte parassimpática, o coração pode desacelerar para 20 ou 30 bpm, ou pode até mesmo parar momentaneamente. Regulação química da frequência cardíaca Determinados produtos químicos influenciam a fisiologia de base do músculo cardíaco e a frequência cardíaca. Por exemplo, a hipoxia (nível de oxigênio reduzido), acidose (pH baixo) e alcalose (pH elevado) deprimem a atividade cardíaca. Vários hormônios e cátions têm grandes efeitos sobre o coração: Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG 1.Hormônios. A epinefrina e a norepinefrina (provenientes da medula da glândula suprarrenal) melhoram a efetividade do bombeamento cardíaco. Estes hormônios afetam as fibras musculares cardíacas de modo muito semelhante à maneira como o faz a norepinefrina liberada pelos nervos aceleradores cardíacos – aumentam a frequência e a contratilidade cardíacas. 2.Cátions. Dado que as diferenças entre as concentrações intracelulares e extracelulares de vários cátions (p. ex., Na+ e K+) são cruciais para a produção de potenciais de ação em todas as fibras nervosas e musculares, não é de se estranhar que os desequilíbrios iônicos possam comprometer rapidamente a efetividade do bombeamento cardíaco. As concentrações relativas de três cátions – K+, Ca2+ e Na+ – exercem efeito acentuado na função cardíaca. Níveis sanguíneos elevados de K+ ou Na+ diminuem a frequência e a contratilidade cardíaca. O excesso de Na+ bloqueia o influxo de Ca2+ durante potenciais de ação cardíacos, diminuindo assim a força de contração, enquanto o excesso de K+ bloqueia a produção de potenciais de ação. Um aumento moderado do nível intersticial (e, portanto, intracelular) de Ca2+ acelera a frequência cardíaca e fortalece as contrações cardíacas. Outros fatores que atuam na regulação da frequência cardíaca: A idade, o sexo, a condição física e a temperatura corporal também influenciam na frequência cardíaca de repouso. Exercício e coração Coração do Atleta O condicionamento cardiorrespiratório de uma pessoa pode ser melhorado em qualquer idade com o exercício regular. Alguns tipos de exercício são mais efetivos do que outros em melhorar a saúde do sistema cardiovascular. Os exercícios aeróbicos, qualquer atividade que aciona grandes músculos do corpo durante pelo menos 20 min, eleva o débito cardíaco e acelera a taxa metabólica. A prática de exercícios físicos aumenta a demanda de oxigênio dos músculos. O fato de a demanda ser atendida depende principalmente da adequação do débito cardíaco e do bom funcionamento do sistema respiratório. Após várias semanas de treinamento, uma pessoa saudável aumenta o débito cardíaco máximo (o volume de sangue ejetado dos ventrículos para as respectivas artérias por minuto), elevando assim o fornecimento máximo de oxigênio aos tecidos. O transporte de oxigênio também aumenta porque os músculos esqueléticos desenvolvem mais redes capilares em resposta ao treinamento prolongado. Durante a atividade extenuante, um atleta bem treinado pode alcançar o dobro do débito cardíaco de uma pessoa sedentária, em parte porque o treinamento provoca hipertrofia do coração. Esta condição é conhecida como cardiomegalia fisiológica. A cardiomegalia patológica está relacionada com cardiopatia grave. Mesmo que o coração de um atleta bem treinado seja maior, seu débito cardíaco de repouso é aproximadamente o mesmo de uma pessoa não treinada saudável, porque o volume sistólico (volume de sangue bombeado a cada contração de um ventrículo) é aumentado enquanto a frequência cardíaca é diminuída. A frequência cardíaca de repouso de um atleta treinado muitas vezes é de apenas 40 a 60 bpm (bradicardia de repouso). A prática regular de exercício também ajuda a reduzir a pressão arterial, a ansiedade e a depressão; a controlar o peso; e a aumentar a capacidade do organismo de dissolver coágulos de sangue. Hipertrofia Cardíaca induzida pelo treinamento físico: Eventos moleculares e celularesque modificam ofenótipo. A prática regular de exercícios físicos leva a uma série de adaptações fisiológicas no organismo de forma gradual que variam conforme as características do treinamento. Entre essas adaptações estão às cardiovasculares, dentre as quais se destaca a hipertrofia cardíaca (HC), que ocorre frente a alterações hemodinâmicas que modificam as condições de sobrecarga cardíaca durante as sessões de treinamento. A hipertrofia cardíaca induzida pelo treinamento físico é considerada fisiológica e desenvolvida de forma simétrica no coração, sendo que as mudanças estruturais são dependentes da natureza, duração e intensidade do exercício. Agda Renata - APG 8 - SOI 1 - FAMEG A HC induzida pelo treinamento físico refere-se ao aumento de massa muscular em resposta a sobrecarga de trabalho nas sessões de exercício. Esta hipertrofia é um mecanismo fisiológico compensatório, caracterizado principalmente pelo aumento do comprimento e diâmetro dos cardiomiócitos, desta forma sendo responsável pela manutenção da tensão na parede ventricular em níveis fisiológicos. A HC ocorre pela capacidade do músculo cardíaco de adaptar-se a sobrecargas hemodinâmicas, que levam às alterações na estrutura do miocárdio de duas formas: uma causada pela sobrecarga de volume, verificada com o treinamento físico aeróbico, como a corrida e a natação, chamada de hipertrofia excêntrica e outra causada pela sobrecarga de pressão, observada com o treinamento de força/isométrico como o levantamento de peso e o judô, que é conhecida como hipertrofia concêntrica. A HC excêntrica, observada no coração de atletas que realizam treinamento aeróbico, ocorre devido à sobrecarga de volume, ou seja, aumento da pré- carga devido ao aumento do retorno venoso durante as sessões de exercício, o que gera um elevado pico de tensão diastólica, induzindo ao crescimento dos miócitos. Neste, ocorre adição em série dos novos sarcômeros, e consequente aumento em seu comprimento pelo aumento no número das miofibrilas, para normalizar o estresse na parede do miocárdio levando a um aumento da cavidade do ventrículo esquerdo (VE). A cavidade aumentada gera um elevado pico de tensão sistólica, que estimula o crescimento dos miócitos, pela adição de novos sarcômeros em paralelo, aumentando também a espessura da parede do VE de forma compensatória. Como consequência, a relação entre a parede ventricular e o raio do VE permanece inalterada. A HC concêntrica decorrente do treinamento de força é gerada pela sobrecarga pressórica que ocorre no VE, ou seja, pelo aumento da pós-carga, que é caracterizado pelo elevado pico de tensão sistólica. Como resposta a essa sobrecarga hemodinâmica ocorre aumento no diâmetro dos miócitos, pela adição de novos sarcômeros em paralelo, o que leva a um aumento na espessura da parede do VE. Tanto atletas como animais experimentais que realizam exercícios estáticos ou isométricos desenvolvem um aumento predominante da espessura da parede ventricular esquerda sem alteração no tamanho da cavidade do VE. Referencia: TORTORA, Gerard J.; DERRICKSON, Bryan. Princípios de Anatomia e Fisiologia. [Digite o Local da Editora]: Grupo GEN, 2016. E-book. ISBN 9788527728867. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/book s/9788527728867/. Acesso em: 01 mar. 2023.
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