O MÚSCULO CARDÍACO; O CORAÇÃO COMO UMA BOMBA E A FUNÇÃO DAS VALVAS CARDÍACAS

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O MÚSCULO CARDÍACO; O CORAÇÃO COMO UMA BOMBA E A FUNÇÃO DAS VALVAS CARDÍACAS
Fisiologia do músculo cardíaco: O coração é formado por dois lados distintos, o coração esquerdo (bombeia sangue para os órgãos e tecidos) e o coração direito (bombeia sangue para os pulmões). Esses lados são denominados bombas. Cada bomba possui duas câmaras pulsáteis: átrio e ventrículo. Os átrios são os responsáveis por receberem o sangue do corpo por meio de veias, e com o auxílio das valvas cardíacas, os átrios dão destino para o sangue, o levam para os ventrículos. Os ventrículos são os fornecedores da força de bombeamento para que o sangue consiga atingir seu orgão alvo.
 	O coração é composto por três tipos de músculo: atrial, ventricular e fibras especializadas excitatórias e condutoras. Os músculos atriais e ventriculares possuem contração parecida com os demais músculos, porém seu tempo de contração é maior. As fibras excitatórias contraem fracamente, pois elas conteem poucas fibras contráteis e apresentam descargas elétricas automáticas (em forma de potencial de ação), controlam os batimentos cardíacos.
Anatomia Fisiológica do Músculo Cardíaco: O músculo cardíaco é estriado, como qualquer outro típico músculo-esquelético. Possui também miofibrilas idênticas às encontradas nos músculos esqueléticos.
O Miocárdio como um Sincício: As fibras do músculo cardíaco são formadas de muitas células individuais, todas conectadas em série e em paralelo, uma com as demais. As membranas formam junções comunicantes permeáveis que permitem a difusão dos ions. Os íons se movem livremente no fluido intracelular que fica ao longo do eixo longitudinal nas fibras do miocárdio, com os potenciais de ação se propagando de forma contínua, de uma para a outra através de discos intercalados. O sincício formado pelo miocárdio quando recebe um estímulo, rapidamente excita todas as células, pelo potencial de ação passando entre as fibras e seus discos. O coração é composto por dois sincícios, o atrial e o ventricular, que formam suas respectivas paredes. Há um tecido fibroso que separa o átrio do ventrículo, normalmente, o potencial de ação não rompe essa barreira fibrosa, ele é conduzido por um sistema especialista em condução (feixe A-V). 
 	A divisão do músculo cardíaco em dois sincícios permite que a contração do átrio ocorra instantes antes da contração dos ventrículos, algo importante para a eficiência do bombeamento cardíaco para orgãos e tecidos.
Potenciais de ação no músculo cardíaco: O potencial de ação tem em média 105 milivolts. Após o potencial em ponta, a membrana despolariza-se durante cerca de 0,2 segundo, causando um platô. Devido a presensa desse platô no potencial de ação, a contração muscular ventricular pode durar até 15x mais do que uma contração no músculo-esquelético. 
O que causa o potencial de ação prolongado e o platô: Há pelo menos, duas diferenças nas membranas do coração e do músculo-esquelético, que explicam por que do prolongamento do potencial de ação e o platô encontrado no miocárdio. O potencial de ação do músculo-esquelético é causado prioritariamente pela abertura de grande quantidade dos canais de sódio rápidos (fazendo o sódio entrar nas fibras), denomina-se rápido pois esses canais permanecem abertos durante alguns milésimos de segundos, e logo fecham-se (no fechamento ocorre a repolarização), o potencial de ação termina a cerca de um milissegundo.
 	No músculo cardíaco, o potencial de ação pode ter duas origens: (1) abertura dos canais de sódio rápidos (iguais ao do músculo esquelético) ou (2) um grupo denominado canais de cálcio lentos, canais que abrem e permanecem abertos durante vários décimos de segundo. Nesse tempo, entra grande quantidade de íons de clalcio e sódio nas fibras do miocárdio, prorrogando o período de despolarização, causando o platô do potencial de ação.
 	Há uma segunda diferença entre os dois tipos musculares em questão, imediatamente após o início do potencial de ação, a permeabilidade da membranda celular miocardia aos íons de potássio diminui, o que não ocorre nos músculos esqueléticos.
Velocidade da condução do sinal no miocárdio: A velocidade de condução excitatória fica entre 0,3 a 0,5 m/s, tanto nas fibras musculares atriais quanto nas ventriculares. As fibras de Purkinje, pode atingir 4 m/s na maior parte do sistema.
Período refratário do miocárdio: Assim como todos os tecidos excitáveis, o músculo cardíaco sofre um período refratário. É o intervalo de tempo o qual o impulso cardíaco normal não pode reexcitar uma área já excitada do miocárdio, ou seja, um período de recuperação que dura entre 0,25 e 0,30 segundo (duração do platô). 
Acoplamento excitação-contração – a função dos íons clálcio e dos túbulos tranversos: Como no músculo-esquelético, quando o potencial de ação viaja pela membrana do miocárdio, difunde-se para o interior da fibra, passando ao longo das membranas nos túbulos transversos (T). O potencial dos túbulos T, atua nas membranas dos tubos sarcoplasmáticos longitudinais, a fim de liberar íons de cálcio pelo retículo sarcoplasmático. Além da liberação dos íons de cálcio, há uma grande quantidade de íons cálcio adicionais liberados que partem dos próprios túbulos T no momento do potencial de ação. Os túbulos T do miocardio, têm diâmetro cinco vezes maior que os túbulos do músculo-esquelético, equivale a um volume 25 vezes maior. A força da contração cardíaca varia de acordo com a concentração de íons de cálcio nos LIC. Ao final do platô do potencial de ação cardíaco, o influxo de cálcio é bruscamente interrompido, a contração cessa até que ocorra novo potencial de ação.
 	O músculo cardíaco começa a contrair cerca de milissegundos após o potencial de ação ter início e continua a se contrair até alguns milissegundos após o final desse potencial de ação. A duração da contração do miocárdio dura por volta de 0,2 segundos (atrial) e 0,3 segundos (ventricular). 
O Ciclo Cardíaco: É denominado ciclo cardíaco o evento que ocorre entre o início de um batimento e o início do batimento seguinte, é iniciado pelo potencial de ação no modo sinusal (situado na parede lateral superior do átrio direito). Os átrios contraem antes e depois os ventrículos. 
Sístole e Diástole: O ciclo cardíaco consiste no perído de sístole (contração) e diástole (relaxamento). 
Função dos Átrios como Bombas de Escorva: Cerca de 80% do sangue que chega aos átrios flui diretamente para os ventrículos por força da gravidade mesmo antes da contração atrial. A contração atrial ocorre para preencher os outros 20% do volume sanguíneo que deve ir para o ventrículo (o coração opera normalmente mesmo com 80% vol. total). O coração possui a força para bombear 400% mais sangue do que o necessário em repouso. 
Função dos Ventrículos como Bombas: Enchimento dos Ventrículos: Durante a sístole dos ventrículos, uma grande quantidade de sangue é acumulada nos átrios, enquanto as valvas (tricúspide e mitral), estão fechadas. Terminada a sístole, as valvas se abrem e o sangue que estava nos átrios passa aos ventrículos, essa ação é denominada período de enchimento rápido ventricular. Ele ocorre durante o primeiro terço da diástole. No segundo terço, o sangue que estava nos átrios, em condições normais flui aos ventrículos. O terceiro terço se dá à contração dos átrios, impulsionando o fluxo sanguíneo resultando no enchimendo dos ventrículos, corresponde a cerca de 20% da capacidade de enchimento total do ventrículo a cada ciclo.
Esvaziamento Ventricular Durante a Sístole: Período de Contração Isovolumétrica (Isométrica): Logo após o início da contração ventricular, a pressão ventricular sobe, fazendo com que as valvas tricúspide e mitral fechem. O ventrículo necessita de 0,02 a 0,03 segundo para gerar pressão suficiente para abrir as valvas semilunares (aórtica e pulmonar), durante esse período, não há contração ventricular, porém não ocorre esvaziamento, é denominado período de contração isovolumétrica, ocorre um aumento da pressão no músculo porém pouco ou nenhum encurtamento de fibrasmusculares.
Período de Ejeção: É atingida a pressão de 80 mmHg interna ao ventrículo esquerdo, e 8 mmHg no ventrículo direito, então é gerada uma pressão, a qual força a abertura das valvas. Logo, o sangue é lançado adiante, percorrendo artérias. Cerca de 70% do esvaziamento ocorre durante o primeiro terço do período de ejeção e os outros 30%, do esvaziamento nos outros dois terços do período.
Período de Relaxamento Isovolumétrico (Isométrico): Ao término da sístole, ocorre um relaxamento ventricular repentino, as pressões intraventriculares diminuem rapidamente. A pressão nas artérias empurram o sangue de volta para os ventrículos, fechando a valva aórtica e pulmonar. O período de relaxamento isovolumétrico tem origem nos 0,03 a 0,06 segundo em que o músculo ventricular está relaxado, diminuindo a pressão intraventricular.
Volume Diastólico Final, Volume Sistólico Final e Débito Sistólico: Durante a diástole, o volume em cada um dos ventrículos aumenta para até 120 milímetros (denominado volume diastólico final). Débito sistólico é denominado a ação de esvaziamento dos ventrículos durante a sístole. A quantidade restante de sangue em cada ventrículo é denominada volume sistólico final. A impulsão desse volume final é denominada fração de ejeção.
Valvas atrioventriculares: As valvas tricúspide e mitral evitam o refluxo de sangue dos ventrículos para os átrios. As valvas semilunares, impedem o refluxo de sangue da artéria aorta e pulmonar, aos ventrículos. Elas abrem e fecham de forma passiva, conforme a pressão sanguínea. As valvas semilunares necessitam de um refluxo rápido (alguns milisegundos) para fecharem, por serem mais pesadas do que a tricúspide e mitral.
Função dos Músculos Papilares: Os músculos papilares se contraem junto com as paredes dos ventrículos, eles não ajudam as valvas a fechar, ao invés, eles puxam as extremidades das valvas em direção aos ventrículos, evitando refluxo ou insuficiência cardíaca.
Valvas das Artérias Pulmonar e Aórtica: As valvas semilunares (aórtica e pulmonar) funcionam de forma diferente da valva mitral e tricúspide. Elas possuem aberturas menores, menor velocidade de ejeção do sangue, as valvas semilunares estão sujeitas a atritos mecânicos maiores do que as valvas atrioventriculares, que por sua vez são contidas por cordas tendíneas, as valvas aórtica e pulmonar são constituidas por um tecido fibroso forte, porém flexível, capaz de suportar estresse físico.
Curva da Pressão Aórtica: Quando há contração do ventrículo esquerdo, aumenta a pressão interna, e há também a abertura da valva aórtica. A entrada de sangue nas artérias faz com que suas paredes fiquem distendidas e com uma pressão próxima a 120 mmHg. A incisura acontece quando no momento de fechamento da valva aórtica, quando ocorre um breve recuo de fluxo sanguíneo, logo após o fechamento valvar. O fechamento da valva aórtica causa uma queda na pressão durante a diástole, pois o sangue que estava retraído nas artérias distendidas consegue fluir continuamente para a periferia. Antes mesmo da próxima contração, a pressão aórtica cai para aproximados 80 mmHg.
Relação entre os Sons Cardíacos e o Bombeamento Cardíaco: Não é possível auscultar por via de um estetoscópio o processo de abertura das valvas.Quando há contração ventricular, é auscultado o fechamento das valvas atrioventriculares (primeiro som cardíaco). Quando ocorre o fechamento das valvas aórtica e pulmonar, ao final da sístole ocorre o segundo som cardíaco.
Produção de Trabalho pelo Coração: A quantidade de energia transformada em trabalho pelo coração é chamada de trabalho sistólico do coração.
Produção de Trabalho pelo Coração: A energia que o coração converte em trabalho em cada batimento, ao bombear o sangue para as artérias, é denominado trabalho sistólico do coração. A quantidade final de energia transformada em trabalho durante um minuto (resultado do trabalho multiplicado pelo número de batimentos por minuto, também denominado frequência cardíaca) é chamado de trabalho sistólico minuto.
A produção de trabalho cardíaco é dividida em duas partes: a primeira consome grande quantidade de energia e impulsiona o sangue do sistema venoso com baixa pressão para o arterial (trabalho volume-pressão), a segunda consome pouca quantidade de energia e é necessária para a ejeção do sangue para vencer a inércia. A produção externa de trabalho pelo ventrículo direito, normalmente tem um sexto do valor comparado ao ventrículo esquerdo.
A produção de trabalho do ventrículo esquerdo necessária para criar energia cinética de fluxo sanguíneo corresponde a aproximadamente 1% da produção total de trabalho do ventrículo.
"Diafragma Volume-Pressão" Durante o Ciclo Cardíaco: O Trabalho Cardíaco: Período de enchimento, fase I - Fase do diafragma onde se inicia com vol. ventricular com aproximadamente 45 mm de pressão diastólica e 0 mmHg. 45 mmHg é a quantidade de sangue que permanece no ventrículo após a sístole (volume sistólico final). Conforme o sangue venoso for fluindo do átrio para o ventrículo, o volume ventricular sobe normalmente, para cerca de 115 mm, gerando o volume sistólico final.  Fase 2 - Período de contração isovolumétrica. O volume do ventrículo não se altera durante a contração, pois todas as valvas encontram-se fechadas, porém a pressão interna dos ventrículos iguala-se a pressão aórtica, aprox. 80 mmHg. Fase 3 – Período de ejeção, quando ejetado, a pressão aumenta, o volume do ventrículo diminui, a valva aórtica encontra-se aberta possibilitando a fluidez do sangue do ventrículo para a aorta. Fase 4 – Período de relaxamento isovolumétrico. Fechamento da valva aórtica ao final do período de ejeção, fazendo com que a pressão ventricular retorne ao valor da pressão diastólica.
Conceitos de Pré Carga e Pós Carga: Pré carga é determinada como o grau de tensão muscular no início de sua contração (pressão diastólica final quando o ventrículo encontra-se cheio). Pós Carga é denominada como a força contrátil exercida pelo músculo (pressão na artéria a saída do ventrículo). Alterações nesses dois conceitos podem estabelecer uma ação funcional anormal do coração ou circulação.
Energia Química Necessária para a Contração Cardíaca: O Uso de Oxigênio pelo Coração: O miocárdio utiliza energia química para realizar contrações, energia proveniente do metabolismo oxidativo dos ácidos graxos e nutrientes (tais como lactato e glicose). A velocidade do consumo de O2 depende do consumo de energia química liberada pelo coração durante seu trabalho (contração). 
Eficiência da Contração Cardíaca: Durante a contração do miocárdio, maior parte da energia consumida é convertida em calor, minoritariamente em trabalho. O resultado final da produção de trabalho e energia química total consumida fica determinada como eficiência de contração cardíaca.
Regulação do Bombeamento Cardíaco: Em repouso, o coração de uma pessoa normal pode bombear de 4 a 6 litros de sangue por minuto. Em exercício, o bombeamento pode ser de quatro a sete vezes maior. Os controles de regulação são: Intrinsecamente – Respondendo às variações de volume sanguíneo diretamente ao coração; Sistema Nervoso Autônomo – controlando a frequência e a foça de bombeamento.
Regulação Intrínseca do Bombeamento Cardíaco – O Mecanismo de Frank-Starling: A quantidade de sangue bombeado pelo coração é determinado inteiramente pelo volume de sangue que chega ao coração pelas veias (retorno venoso). Os tecidos periféricos corpóreos possuem autonomia de controle de fluxo local sanguíneo. Há retorno desse sangue ao coração por meio de veias (retorno venoso). O coração recebe esse sangue pelo átrio esquerdo e novamente bombeia a fim de que o sangue volte a circular pelo corpo. Mecanismo de Frank-Starling é determinado a capacidade de adaptação de volumes crescentes de afluxo sanguíneo.
Qual a Explicação do Mecanismo de Frank-Starling? – Quantidades de sangue adicional chegadas ao ventrículo provocam uma distensão maior do músculo cardíaco, fazendo com que o músculo se contraia com mais força, bombeandomais sangue para as artérias. A capacidade de distensão do músculo liso, é a principal característica de todos os músculos estriados do corpo. Conforme o aumento de sangue ocorre a distenção das paredes ventriculares, as quais possuem um mecanismo capaz de aumentar a frequencia cardíaca em até 20%.
Controle do Coração pela Inervação Simpática e Parassimpática: São os nervos simpáticos e parassimpáticos (nervo vago) que controlam a eficácia de bombeamento. Eles inervam, de forma abundante o coração.
Mecanismos de Excitação Cardíaca pelos Nervos Simpáticos: Estímulos simpáticos podem aumentar a frequencia cardíaca em adultos e jovens desde 70 BPM até 200 BPM, aumentando bravamente a força de contração e pressão de ejeção. A inibição dos nervos simpáticos pode diminuir o bombeamento cardíaco.
Estimulação Parassimpática (Vagal) do Miocárdio: A forte estimulação das fibras nervosas parassimpáticas dos nervos vagos pode parar os batimentos por alguns segundos, além disso, pode diminuir os batimentos normais em até 30%.
Efeito dos Íons Potássio e Cálcio no Funcionamento Cardíaco: Os íons de calcio tem participação especialmente importante na ativação no processo de contração muscular. A contração de cada um dos íons possuem efeitos importantes sobre o bombeamento cardíaco.
Efeitos dos Íons Potássio: O excesso de potássio no LEC pode causar a dilatação e flacidez do coração, diminuir a FC. Grandes quantidades podem vir a bloquear a condução do impulso cardíaco aos átrios e ventrículos pelo feixe atrioventricular. A leve elevação da concentração pode causar fraqueza e alterações fatais de batimento cardíaco.
Efeito dos Íons de Cálcio: O excesso de íons de cálcio causa praticamente todos os efeitos contrários aos causados pelos íons de cálcio. Entretanto, a deficiência destes pode causar flacidez cardíaca, semelhante a causada pelo potássio.
Efeito da Temperatura no Funcionamento Cardíaco: Quando a temperatura corporal aumenta, há um aumento também dos batimentos cardíacos, as vezes até mesmo duas vezes a frequência normal. A diminuição de temperatura consequentemente tem um efeito contrário, reduzindo os batimentos cardíacos, (hipotermia entre 15 e 20 graus corpóreos, causando óbito). A força contrátil do coração é melhorada temporariamente quando ocorre uma elevação da temperatura corpórea (em exercício, por exemplo). Temperaturas elevadas frequentes podem causar fraqueza.