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Gabriela Carvalho Abreu 1 RESUMO DE FISIOLOGIA FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR O coração funciona como uma bomba, que, por meio de contração, gera pressão para impulsionar o sangue por uma série de vasos sanguíneos. Os vasos que transportam sangue do coração para os tecidos são as artérias, que estão sob alta pressão e contém porcentagem relativamente pequena do volume de sangue. As veias, que transportam sangue dos tecidos de volta para o coração, estão sob baixa pressão e contém a maior porcentagem do volume sanguíneo. CORAÇÃO: Cada lado do coração tem duas câmeras, o átrio e o ventrículo. Ligados por válvulas de sentido único, chamadas válvulas atrioventriculares (AV). Essas válvulas são constituídas de modo que o sangue só possa fluir em uma única direção, do átrio para o ventrículo. O coração esquerdo e direito têm funções diferentes. O esquerdo e as artérias capilares e veias sistêmicas são chamadas coletivamente de circulação sistêmica. O ventrículo esquerdo bombeia sangue para todos os órgãos do corpo, exceto para os pulmões. O coração direito, as artérias pulmonares, capilares e veias são chamadas coletivamente de circulação pulmonar. Rede Pulmonar Rede Sistêmica (diferentes territórios) Cada um recebe um fluxo sanguíneo de acordo com a necessidade Coração Tetracavitário (dois átrios e dois ventrículos separados, porém as válvulas AV permitem que aja comunicação) Lado direito e esquerdo são funcionalmente distintos. O lado direito vai bombear para artéria pulmonar, o que leva para o pulmão sangue rico em metabólitos. No pulmão vão ocorrer as trocas gasosas. No lado esquerdo, as veias pulmonares trazem o sangue oxigenado bombeando sangue para o ventrículo esquerdo onde pela artéria aorta o sangue irá seguir para diversos órgãos. O átrio funciona, principalmente, como uma bomba de escorva para os ventrículos. O ventrículo, por sua vez, fornece a força principal que impulsiona o sangue para circulação pulmonar (pelo ventrículo direito) ou para circulação sistêmica (pelo ventrículo esquerdo). Mecanismos especiais no coração produzem a ritmicidade cardíaca e transmitem potenciais de ação por todo o músculo cardíaco para gerar o batimento rítmico do coração. Gabriela Carvalho Abreu 2 RESUMO DE FISIOLOGIA A intensidade com que o sangue é bombeado a partir de um ou de outro ventrículo é chamado de débito cardíaco. Como os dois lados do coração funcionam em série, o débito cardíaco do ventrículo esquerdo é igual ao do ventrículo direito no estado estável. A velocidade com que o sangue é devolvido para os átrios, a partir das veias, é chamada de retorno venoso. Mais uma vez, pelo fato do coração esquerdo e o coração direito funcionarem em série, o retorno venoso ao coração esquerdo é igual ao retorno venoso ao coração direito no estado estável. Finalmente, no estado estável, o débito cardíaco, a partir do coração, é igual ao retorno venoso para o coração. Na circulação sistêmica parte do sangue passa pelo rim, devido à presença de metabólitos para que assim esses sejam depurados. AD: veia cava inferior e superior VD: artéria pulmonar AE: veias pulmonares VE: artéria aorta Cada órgão do nosso corpo recebe uma quantidade de sangue. Ex: cérebro (15%), coronárias (5%), renal (25%), trato gastrointestinal (25%) e etc. Gabriela Carvalho Abreu 3 RESUMO DE FISIOLOGIA Fisiologia do Músculo Cardíaco O coração é formado por três tipos principais de músculos: o músculo atrial, músculo ventricular e fibras musculares especializadas excitatórias e condutoras. O músculo do tipo atrial e ventricular contrai-se de forma muito semelhante a do músculo esquelético, exceto pela duração da contração, que é bem maior. Por outro lado, as fibras excitatórias e condutoras contraem-se muito fracamente, porque têm poucas fibrilas contráteis, porém, exibem ritmicidade e velocidade de condução variável, formando um sistema excitatório que controla a propagação da contração cardíaca. O coração possui basicamente 2 tipos de tecidos: tecido muscular e tecido nervoso (estímulo e propagação) A fibra muscular cardíaca corresponde à célula do músculo cardíaco, que está dividido nas seguintes camadas (de fora para dentro): epimísio, perimísio e endomísio. Ela é uma fibra estriada devido à organização dos miofilamentos (actina e miosina), sendo separadas uma das outras por discos intercalados (GAP Junction), que se originam de invaginações da membrana da fibra. A miosina é um protótipo de uma molécula motora – é uma proteína que converte energia química em forma de ATP em energia motora, gerando assim força e movimento. As células musculares possuem uma estrutura interna mais organizada que qualquer outra célula do organismo. Contém centenas de padrões finos e cilíndricos denominados miofibrilas. Cada miofibrila é constituída de arranjos lineares de unidades contráteis, denominados sarcômeros. A contração cardíaca é caracterizada pelo encurtamento generalizado dos sarcômeros de actina e miosina que compõem as fibras cardíacas, sendo necessários três fatores: excitação, ATP e íon cálcio. As fibras musculares organizam-se como treliças, em que as fibras se dividem e se recombinam. A membrana celular une-se uma as outras, formando junções abertas, que permitem a passagem de íons de uma célula para outra com facilidade. O músculo cardíaco é formado por muitas células individuais conectadas em série, formando um sincício atrial e ventricular. O potencial de ação se propaga de uma célula para outra com facilidade, através dos discos intercalados. Músculo estriado (entre as fibras haverá presença de discos intercalares) Sincicial (Junções GAP: permitem comunicação: são canais que permitem a passagem de íons. Funcionalmente é importante, pois para o coração é necessário que as células comunicadas se contraiam para que ocorra o bombeamento). O coração tem um tecido especializado na geração e condução de estímulos. Gabriela Carvalho Abreu 4 RESUMO DE FISIOLOGIA Resumo: 1. O coração é um músculo estriado 2. Discos intercalares = junções de membrana com junções GAP 3. As miofibrilas são típicas contendo filamentos de actina e miosina 4. É miogênico 5. Retículo sarcoplasmático possui pouco cálcio, dessa forma para que haja contração irá depender da quantidade de cálcio extracelular (para isto tem-se a abertura de canais de cálcio). Sincício Muscular Diferentemente de qualquer outro órgão, as fibras que compõe o coração devem funcionar de maneira uniforme e regulada. Dessa maneira, o coração é considerado um sincício, isto é, um conjunto de células que se fundem, perdendo parte de sua membrana, e formando uma única massa citoplasmática multinucleada. Deste modo, as células do sincício cardíaco são formadas por várias células musculares cardíacas interconectadas de tal modo que, quando uma dessas células é excitada, o potencial de ação se propaga para todas as demais, passando de célula para célula por toda a treliça de interconexões. Na verdade, o coração é formado por dois sincícios, o sincício atrial que forma as paredes dos dois átrios, e o sincício ventricular que forma as paredes dos dois ventrículos. Os átrios estão separados dos ventrículos por um tecido fibroso que circunda as abertura das válvulas AV entre os átrios e os ventrículos. Quando o impulso é criado no nodo sinoatrial (localizado no átrio direito), normalmente, ele não é passado diretamente para o sincício ventricular. Ao contrário, somente são conduzidos do sincício atrial para o ventricular por meio de um sistema especializadode condução chamado feixe A – V. Essa divisão permite que os átrios se contraiam pouco antes de acontecer a contração ventricular, o que é importante para a eficiência do bombeamento cardíaco. Gabriela Carvalho Abreu 5 RESUMO DE FISIOLOGIA Nodo Sinoatrial São conectados por vias internodais Nodo Atrioventricular Nodo sinoatrial: todas estas células são excitáveis, capazes de gerar estímulo/potencial de ação. Nodo atrioventricular (sai um feixe de fibras – feixe de his – atravessa em direção ao septo interventricular e se divide em 2 ramos, um para cada ventrículo – se ramificam mais, dando as fibras de purkinje que irão se conectar com o músculo (sincício). Eletrofisiologia Cardíaca No músculo cardíaco, a ativação elétrica é o potencial de ação cardíaco, que normalmente é originado no nodo sinoatrial (SA). Os potenciais de ação iniciados no nodo SA são então conduzidos para todo o miocárdio em uma sequência específica e cronometrada. A sequência é especialmente crítica porque os átrios devem ser ativados; e contrair antes dos ventrículos, e os ventrículos devem contrair do ápice até a base para uma ejeção de sangue suficiente. Potenciais de ação cardíacos O coração é composto por dois tipos de células musculares: células contráteis e células de condução. As células contráteis constituem a maioria dos tecidos atriais e ventriculares e são as células de trabalho do coração. Potenciais de ação nas células contráteis levam à contração e geração de força ou pressão. As células de condução compõem os tecidos do nodo SA, os tratos internodais atriais, o nodo AV, o feixe de His e o sistema de Purkinje. As células de condução são células musculares especializadas que não contribuem de maneira significativa para geração de força; em vez disto, elas funcionam para propagar rapidamente os potenciais de ação sobre todo o miocárdio. Outra característica dos tecidos especializados de condução é a sua capacidade espontânea de gerar potenciais de ação. Nodo sinoatrial comanda o coração (marcapasso). O potencial de ação é iniciado por ele. Após o potencial de ação ser iniciado no nodo SA, ocorre sequência temporal muito específica para a condução dos potenciais de ação para o restante do coração. Capaz de despolarizar de 70 a 80 vezes por minuto automaticamente. Tratos internodais atriais e átrios O potencial de ação se propaga a partir do nodo SA para os átrios direito e esquerdo, por meio dos tratos internodais atriais. Simultaneamente, o potencial de ação é conduzido para o nodo AV. Gabriela Carvalho Abreu 6 RESUMO DE FISIOLOGIA Nodo Atrioventricular A velocidade de condução pelo nodo AV é consideravelmente mais lenta do que nos outros tecidos cardíacos. A condução lenta pelo nodo AV assegura tempo suficiente para que os ventrículos se encham de sangue, antes de serem ativados e contraírem. Os aumentos da velocidade de condução do nodo AV podem levar à diminuição do enchimento ventricular e redução do débito sistólico e débito cardíaco. Despolariza de 60 a 40 vezes por minuto. Feixe de His, sistema de purkinje e ventrículos a partir do nodo AV, o potencial de ação entra no sistema de condução especializado dos ventrículos. O potencial de ação é, primariamente, conduzido para o feixe de His por meio de um feixe comum. Em seguida, ele invade os ramos direito e esquerdo do feixe e, depois, os ramos menores do sistema de Purkinje. A condução pelo sistema His - Pukinje é, extremamente, veloz e rapidamente distribui o potencial de ação para os ventrículos. O potencial de ação também se estende de uma célula muscular do ventrículo para a próxima, por vias de baixa resistência entre as células. A condução rápida do potencial de ação, ao longo dos ventrículos, é essencial e possibilita contração e ejeção eficientes do sangue. Fibras de Purkinje: despolariza de 40 a 15 vezes por minuto. Potenciais de ação dos ventrículos, átrios e sistema de Purkinje Longa duração: lembre-se de que a duração do potencial de ação determina também a duração dos períodos refratários, quanto mais longo o potencial de ação for, mais tempo a célula será refratária ao desencadeamento de outro Gabriela Carvalho Abreu 7 RESUMO DE FISIOLOGIA potencial de ação. Assim, células atriais, ventriculares e de Purkinje têm longos períodos refratários, se comparadas com outros tecidos excitáveis. Potencial de membrana estável de repouso: as células dos átrios, dos ventrículos e do sistema de purkinje apresentam potencial de membrana de repouso estável ou constante. Platô: O potencial de ação nas células dos átrios, ventrículos e do sistema de purkinje é caracterizado por um platô. O platô é o período sustentado de despolarização, responsável pela longa duração do potencial de ação e, consequentemente, pelos longos períodos refratários. O potencial de ação da fibra muscular cardíaca são as variações do potencial de repouso da fibra muscular cardíaca de negativo para um valor positivo. Essas variações são causadas pela abertura de dois tipos de canais: 1. Canais rápidos de sódio voltagem dependente 2. Canais lentos de cálcio voltagem dependente Este potencial de ação é dividido nas seguintes fases: despolarização, potencial de platô e repolarização. Primeiramente, o potencial de ação do músculo esquelético é provocado, quase inteiramente, pela abertura repentina de grande número dos chamados canais rápidos de sódio, que permitem a entrada de uma considerável quantidade de íons sódio para a fibra muscular esquelética. Esses canais são chamados de canais rápidos por permanecerem abertos durante poucos segundos, fechando-se, logo em seguida, abruptamente. No músculo cardíaco, o potencial de ação é provocado pela abertura de dois tipos de canais: 1. Os mesmos canais rápidos de sódio (como no músculo esquelético) 2. Outra população, inteiramente diferente, de canais lentos de cálcio (canais sódio – cálcio). Esta segunda população tem uma abertura mais lenta e, o que é mais importante, permanecem abertos por vários segundos. Durante esse tempo, quantidades de íons cálcio e sódio fluem por estes canais, para o interior da fibra muscular cardíaca, o que mantém o período refratário prolongado de despolarização, causando o potencial platô do potencial de ação. Em resumo, na despolarização, ocorre abertura de canais rápidos de sódio, associada à abertura dos canais lentos de cálcio. O influxo de cálcio inicia após o fechamento dos canais de sódio e perdura por 0,2 a 0,3 segundos. Este influxo de cálcio inibe a abertura dos canais de potássio retardando a repolarização por 0,2 a 0,3 segundos, que é o tempo de duração do platô. Após este tempo, os canais Gabriela Carvalho Abreu 8 RESUMO DE FISIOLOGIA lentos de cálcio se fecham e a repolarização procede normalmente, através do efluxo de íons potássio. A membrana não se repolariza imediatamente após a despolarização, permanecendo a despolarização em platô por alguns milissegundos, antes que se inicie a repolarização. O potencial de platô regula a contração cardíaca fazendo com que os átrios se contraiam antes que os ventrículos. O platô, em resumo é responsável por: Aumentar a duração do tempo da contração muscular de 3 a 15 vezes mais do que no músculo esquelético Permitir que os átrios se contraiam antes da contração dos ventrículos Manter uma assincronia entre sístole atrial e sístole ventricular A velocidade de condução do sinal depende da intensidade da corrente gerada, e não daduração do potencial de ação. Fase 0: Fase inicial de rápida despolarização. Representa a abertura dos canais rápidos de sódio com grande influxo para o interior da célula. É representada por uma linha vertical ascendente Fase 1: É uma pequena e rápida repolarização. Representa o fechamento dos canais rápidos de Na+ e abertura dos canais lentos de K+ com um efluxo de K+ para o exterior da célula. É representada por uma pequena linha vertical descendente Gabriela Carvalho Abreu 9 RESUMO DE FISIOLOGIA Fase 2: Representa a abertura dos canais lentos de Ca+ com grande influxo de cálcio para o interior da célula. Representada por uma linha horizontal que demonstra a duração da contração muscular (platô). Ocorre durante a fase de platô um efluxo lento de K+ para o exterior da célula. Mesmo com a reserva de cálcio existente no retículo sarcoplasmático, a concentração muscular cardíaca necessita de uma demanda de cálcio extracelular a mais, que é transportada pelos túbulos T. Fase 3: Início da fase de repolarização. Representa a abertura dos canais lentos de K+ com grande efluxo de K+ para o exterior da célula. Restabelece a diferença de potencial elétrico. Fase 4: Fase final da repolarização. Retorno ao potencial negativo de repouso, onde as concentrações iônicas são restabelecidas. Fase de repouso. Durante a repolarização, o canal de sódio fica inativo impedindo a geração de um novo potencial de ação no ventrículo Vai entrando cada vez mais sódio automaticamente (rítmico) capaz de atingir o limiar e gerar o potencial de ação. O retículo sarcoplasmático do coração não possui cálcio suficiente para o processo contrátil, abrindo canais de cálcio. Existem 3 estados para os canais de sódio: aberto, inativado e fechado. O estímulo abre o canal somente no estado fechado. Quando o canal está inativo um estímulo não consegue abri-lo. Para ocorrer hiperpolarização, no entanto, temos que inativar os canais de cálcio, já que eles são os principais responsáveis pelo potencial de ação no coração. A fibrilação ocorre quando a frequência de estimulação é muito alta, e o coração não contrai nem relaxa efetivamente, não bombeando sangue direito. No momento em que o coração se contrai, ele não é irrigado, porque as coronárias se fecham. Resumo: 1. O potencial de repouso não é constante 2. Ele é mais positivo do que o do músculo esquelético (60 – 55 mV) 3. Os canais de sódio se abrem e permitem uma despolarização crescente até chegar no limiar (- 40mV). Quando o limiar é atingido os canais lentos de NaCa se abrem Potenciais de ação no nodo sinoatrial O nodo sinoatrial é o marca-passo normal do coração. A configuração e a base iônica para seu potencial de ação diferem, em vários aspectos importantes dos nas fibras atriais, ventriculares e de Purkinje. As seguintes características do potencial de ação do nodo diferem das encontradas nas demais: o nodo sinoatrial apresenta Gabriela Carvalho Abreu 10 RESUMO DE FISIOLOGIA automaticidade, ou seja, pode gerar espontaneamente potenciais de ação sem estimulação neural. Tem potencial de membrana em repouso estável, em contraste direto com células nas fibras atriais, ventriculares e de purkinje. Não tem qualquer platô sustentado. As fases do potencial de ação do nodo sinoatrial são descritas aqui e correspondem às fases numeradas: Fase 0: deflexão ascendente. É a deflexão ascendente do potencial de ação. Nas outras células do miocárdio, a deflexão ascendente resulta em aumento da corrente de influxo de sódio. Nas células do nodo sinoatrial, a deflexão ascendente resulta de um aumento da corrente de influxo de cálcio. Essa corrente de influxo de cálcio é transportada predominantemente pelos canais de cálcio tipo T (que não são inibidos pelos bloqueadores de canais de cálcio). Fase 1 e 2: ausente Fase 3: repolarização. Aumento da concentração de potássio. Pelo fato de as forças motrizes eletroquímicas em K+ serem grandes, ocorre a corrente de efluxo de potássio, que repolariza o potencial de membrana. Fase 4: despolarização espontânea ou potencial marca-passo. A fase 4 é a parte mais longa do potencial de ação do nodo SA. Essa fase é responsável pela automaticidade das células do nodo SA (a capacidade de gerar espontaneamente potenciais de ação, sem impulso neural). Durante a fase 4, o valor mais negativo do potencial de membrana (chamado potencial diastólico máximo) é cerca de -65 mV, mas o potencial de membrana não permanece nesse valor. Pelo contrário, ocorre lenta despolarização, produzida pela abertura de canais de sódio, e por uma corrente de influxo de sódio, chamada If. O “f” detona que esta corrente difere da rápida corrente de sódio, responsável pela deflexão ascendente nas células ventriculares. A if é ativada pela repolarização do potencial de ação anterior, garantindo, assim, que cada potencial de ação no nodo SA, será seguido por outro potencial de ação. A Gabriela Carvalho Abreu 11 RESUMO DE FISIOLOGIA velocidade da despolarização na fase 4 define a frequência cardíaca. Se a velocidade de despolarização da fase 4 aumentar, o limiar é atingido mais rapidamente, o nodo sinoatrial irá disparar mais potenciais de ação por unidade de tempo e a frequência cardíaca irá aumentar. Em contrapartida, se a velocidade de despolarização da fase 4 diminuir, o limiar é atingido mais lentamente, o nodo sinoatrial irá disparar menos potenciais de ação por unidade de tempo e a frequência cardíaca irá diminuir. Marca passos latentes As células do nodo sinoatrial não são as únicas células do miocárdio com automaticidade intrínseca, outras células, chamadas de marca-passos latentes, também possuem a capacidade de despolarização espontânea na fase 4. Os marca- passos latentes incluem as células do nodo AV, do feixe de His e as fibras de Purkinje. Embora este potencial não se expresse. A regra é que o marca-passo com a velocidade mais rápida de despolarização na fase 4 controle a frequência cardíaca. Normalmente, o nodo sinoatrial tem a maior velocidade de despolarização, suprimindo assim o efeito dos demais e sendo então o responsável por definir a frequência cardíaca. Fenômeno este conhecido por supressão por estimulação. Os marca-passos latentes têm a Gabriela Carvalho Abreu 12 RESUMO DE FISIOLOGIA oportunidade de produzir o ritmo cardíaco somente se o nodo sinoatrial for suprimido ou se a frequência de disparos intrínseca do marca-passo latente ficar mais rápida do que do nodo sinoatrial. Existem varias condições, nas quais um marca-passo latente assume e passa a ser o marca-passo do coração, quando é chamado marca-passo ectópico ou foco ectópico. Velocidade de condução (condução do potencial de ação cardíaco) É a velocidade na qual os potenciais de ação são propagados no tecido. A velocidade de condução não é a mesma para todos os tecidos do miocárdio: é mais lenta no nodo atrioventricular e mais rápido nas fibras de purkinje. A velocidade de condução determina quanto tempo vai demorar para o potencial de ação propagar para vários locais do miocárdio. Diferenças da velocidade de condução entre os tecidos cardíacos têm implicações para suas funções fisiológicas. Por exemplo, a velocidade de condução muito lenta do nodo AV, garante que os ventrículos não sejam ativados muito cedo. Por outro lado, a velocidade de condução muito rápida das fibras de purkinje garante que os ventrículos possam ser ativados, rapidamente, e em sequência uniforme para a ejeção eficiente de sangue. A velocidade decondução do sinal excitatório do potencial de ação nas fibras musculares atriais e ventriculares é cerca de 0,3 a 0,5 m/s, cerca de 1/10 da velocidade nas fibras musculares esqueléticas. A velocidade de condução no sistema de condução especializado (fibras de purkinje) é 4 m/s, permitindo a rápida condução do sinal excitatório pelo coração. Mecanismo de propagação do potencial de ação cardíaco A velocidade de condução depende da amplitude da corrente de influxo, durante a deflexão ascendente do potencial de ação. Quanto maior a corrente de influxo, mais rapidamente as correntes locais irão se espalhar para áreas adjacentes e despolarizá- las até o limiar. A propagação do potencial de ação depende não apenas da corrente de influxo da deflexão ascendente, para estabelecer correntes locais, mas também das propriedades do cabo das fibras do miocárdio. A velocidade de condução não depende da duração do potencial de ação, ponto que pode ser confuso. Lembre-se, no entanto, de que a duração do potencial de ação é, simplesmente, o tempo que determinado local leva da despolarização até a completa repolarização. A duração do potencial de ação não tem implicação sobre o tempo que leva para o potencial de ação disseminar para áreas circunvizinhas. É necessário lentificar os estímulos para dar tempo dos átrios se encherem novamente. Gabriela Carvalho Abreu 13 RESUMO DE FISIOLOGIA Nodo atrioventricular: menor velocidade de transmissão do impulso 1. Diminuição do diâmetro das fibras internodais 2. Apresentam potenciais de membranas mais negativos 3. Período refratário prolongado Feixe de hiss, sistema de purkinje: condução extremamente veloz distribui o potencial de ação rapidamente pelos ventrículos. Períodos de Excitabilidade e Refratários Excitabilidade é a capacidade das células miocárdicas de gerar potenciais de ação, em resposta à corrente de influxo de despolarização. Excitabilidade é a quantidade de corrente de influxo necessária para levar a célula do miocárdio até o potencial limiar. A excitabilidade da célula do miocárdio varia ao longo do potencial de ação, e essas mudanças na excitabilidade são refletidas nos períodos refratários. O período refratário consiste no intervalo de tempo durante o qual um estímulo elétrico não pode excitar uma área já excitada do músculo cardíaco. O período refratário normal do ventrículo é de 0,25 a 0,30s, o que corresponde à duração do potencial de ação. Existe um período refratário relativo de 0,5 s durante o qual o músculo fica muito mais difícil de ser excitado do que o normal, podendo ser excitado, por um sinal excitatório muito intenso. O período refratário absoluto do músculo cardíaco é de 0,25 a 0,30s, quando uma regra imposta pelo período refratário não é obedecida, o coração entra em arritmia. Período refratário absoluto durante a maior parte do tempo da duração do potencial de ação , a célula ventricular é completamente refratária para disparar outro potencial de ação. Independente do tamanho do estímulo que pode ser aplicado a célula não gera potencial de ação. Inclui, a deflexão ascendente, todo o platô e a parte da repolarização. Período refratário relativo O período refratário relativo (PRR) começa ao fim do período refratário absoluto e continua até que a membrana celular se repolarize totalmente. Durante o período refratário relativo, ainda mais canais de sódio se recuperaram e é possível gerar segundo potencial de ação, embora seja necessário um estímulo maior que o normal. Se um segundo potencial de ação for gerado durante este período refratário, a fase de platô será encurtada. Gabriela Carvalho Abreu 14 RESUMO DE FISIOLOGIA O músculo cardíaco não entra em tetania como o músculo esquelético. No músculo esquelético vai haver somação dos estímulos, o que pode levar a tetania. No músculo cardíaco não tem como somar as contrações, pois o estímulo ainda estará no período refratário absoluto. Acoplamento excitação – contração O termo acoplamento excitação – contração refere-se ao mecanismo pelo qual o potencial de ação faz com que as células do músculo se contraiam. Os túbulos T são invaginações da membrana celular para o interior da célula, ao nível da linha Z. O estímulo que chega na membrana da fibra é transportada para o interior da célula por meio desses túbulos para que haja uma despolarização no retículo endoplasmático muscular. Os túbulos T do músculo cardíaco têm diâmetro 5 vezes maior do que no músculo esquelético, visto que a maior parte dos íons de cálcio para o mecanismo de contração do miocárdio provém do líquido extracelular. O retículo sarcoplasmático por sua vez é menos desenvolvido do que do músculo esquelético. O mecanismo de contração do músculo cardíaco é o mesmo do que o músculo esquelético, diferenciando apenas com relação à origem dos íons de cálcio para o início da contração. Além dos íons cálcio que são liberados das cisternas do retículo sarcoplasmático para o sarcoplasma, grande quantidade de íons cálcio também se difunde dos túbulos T para o sarcoplasma durante o potencial de ação, proporcionando maior força de contração. Essas duas medidas fisiológicas são o bastante para uma eficácia maior na contração da fibra cardíaca. A duração da contração do músculo cardíaco é uma função da duração do potencial de ação da fibra muscular. Músculo atrial cerca de 0,2 segundos. Gabriela Carvalho Abreu 15 RESUMO DE FISIOLOGIA Músculo ventricular cerca de 0,3 segundos. Propriedades Cardíacas AUTOMATISMO (capacidade de se auto-estimular) CRONOTROPISMO (ritmo do estímulo/ frequência) DROMOTROPISMO (capacidade de conduzir o estímulo) INOTROPISMO (capacidade de contrair) Automatismo capacidade da fibra muscular cardíaca de gerar sinais elétricos com um ritmo determinado. É causado pela permeabilidade natural da membrana da fibra muscular aos íons sódio pelos canais de vazemento do Na+. Ao atingir o limiar de excitação ocorre a abertura de canais lentos de cálcio, iniciando o potencial de ação. As células capazes de auto-gerar estímulos estão localizadas no nodo sinoatrial, no nodo AV e nas fibras de purkinje. Cronotropismo efeitos do SNA sobre a frequência cardíaca. Efeitos cronotrópicos positivos são aumentos na frequência cardíaca, pela estimulação do SNS. Efeitos cronotrópicos negativos são reduções na frequência cardíaca, pela estimulação do SNP. Simpático: aumenta as propriedades cardíacas Parassimpático: diminui as propriedades cardíacas EFEITO CRONOTRÓPICO POSITIVO Simpático: Noradrenalina receptor β1 aumenta permeabilidade ao sódio e cálcio aumenta If aumenta atividade cardíaca (canais de sódio e cálcio despolarizam a célula) – efeito cronotrópico positivo EFEITO CRONOTRÓPICO NEGATIVO Parassimpático: ACH receptor muscarínico (M2) aumenta a permeabilidade ao potássio diminui a If (Gi abre canais de potássio e inibe adenilil ciclase) reduz a frequência cardíaca (canais de potássio hiperpolarizam a célula) – efeito cronotrópico negativo If: corrente de influxo de sódio Dromotropismo efeitos do SNA sobre a velocidade de condução no nodo AV. Aumentos da velocidade de condução são chamados de efeitos dromotrópicos positivos, e reduções nas velocidades de condução são chamados de efeitos dromotrópicos negativos. Estimulação do SNS aumenta a velocidade de condução pelo nodo AV, que aumenta a velocidade com que os potenciais de ação são conduzidos dos átrios para os ventrículos. O mecanismo do efeito simpático é por aumento de Ica Gabriela CarvalhoAbreu 16 RESUMO DE FISIOLOGIA (influxo de cálcio), que é responsável pela deflexão ascendente do potencial de ação, no nodo AV. Assim, o aumento de Ica significa aumento da corrente de influxo e aumento da velocidade de condução. A estimulação do SNP produz diminuição da velocidade de condução pelo nodo AV, o que diminui a velocidade com que os potenciais de ação são conduzidos dos átrios para os ventrículos. O mecanismo do efeito parassimpático é combinação de redução da Ica e aumento da Ik (influxo de potássio). ATIVAÇÃO DO SN SIMPÁTICO: efeito dromotrópico positivo – aumenta a velocidade de condução no nodo AV – aumenta a condução do estímulo dos átrios para os ventrículos. ATIVAÇÃO DO SN PARASSIMPÁTICO: efeito dromotrópico negativo – reduz a velocidade de condução no nodo AV – diminui condução do estímulo dos átrios para os ventrículos. IMP: A ativação parassimpática pode gerar bloqueio cardíaco Inotropismo Capacidade de contração (desenvolver força). Capacidade intrínseca das células miocárdicas de desenvolverem força em determinado comprimento da fibra muscular. Está relacionado com a quantidade de cálcio que a célula possui no momento da contração. Qualquer evento que aumente a entrada de cálcio aumenta a Gabriela Carvalho Abreu 17 RESUMO DE FISIOLOGIA força da contração, ejetando um volume maior de sangue e aumentando o débito cardíaco (volume de sangue ejetado por minuto). Efeito inotrópico positivo: aumento da contratilidade cardíaca (SNS) Efeito inotrópico negativo: diminuição da contratilidade cardíaca (SNP) Depende: 1. Da intensidade da corrente de influxo de cálcio 2. Da quantidade de cálcio armazenada no retículo sarcoplasmático Mecanismo: o potencial de ação é gerado e promove a contração, pois permite a entrada de cálcio na célula. Aqui temos aquele acoplamento semelhante ao músculo esquelético, da miosina e actina, mas os túbulos T são poucos desenvolvidos, já que a transmissão é elétrica através do sincício formado pelas junções GAP. O cálcio externo entra e se acopla ao receptor de hianodina e estimula sua abertura, e é através desse canal que o outro cálcio sai de dentro do retículo. Os dois cálcios (externo e do retículo) ligam a troponina e todo o processo de contração ocorre. O cálcio que veio de dentro do retículo depois é retirado do citoplasma através do bombeamento para dentro do retículo. Já o cálcio do meio externo sai do citoplasma pela ação de um trocador. Na verdade, um contratransportador, que promove a entrada de sódio e a saída de cálcio ao mesmo tempo. Esse é um processo ativo secundário, já que o cotransportador em si não gasta ATP – não se liga ao ATP, não tem sitio de ligação, mas depende dele indiretamente, porque depende da bomba, e ela por sua vez depende do ATP. O cálcio sai enquanto o sódio entra, mas o sódio entra porque tem menos sódio dentro do que fora. E essa condição se dá por causa da bomba de sódio e potássio, que é um mecanismo que gasta ATP. INFLUÊNCIAS DO SNA SOBRE A ATIVIDADE CARDÍACA Coração: constituído de fibras simpáticas e parassimpáticas Gabriela Carvalho Abreu 18 RESUMO DE FISIOLOGIA Já foram detalhadas propriedades cardíacas relacionadas à atividade do sistema nervoso autônomo, contudo será necessário relembrar algumas de suas funções e características. SISTEMA NERVOSO SIMPÁTICO: No SN Simpático, os neurônios pré-ganglionares localizam-se na medula torácica e lombar (entre 1º torácica e 2º lombar – T1 a L2) denominado, tóraco-lombar, suas fibras são curtas e colinérgicas e secretam acetilcolina. Já os neurônios pós-ganglionares estão longe das vísceras e próximo da coluna vertebral. Suas fibras são longas e próximas de seus órgãos efetores, formam fibras adrenérgicas que secretam noradrenalina. A inervação simpática é mais difusa, pois a fibra pós-ganglionar é longa, o que a faz ser distribuída por todo o músculo. Não é indicado fazer exercício depois das refeições, pois a atividade física faz com que haja desvio de sangue do aparato digestivo para órgãos como coração e cérebro. SISTEMA NERVOSO PARASSIMPÁTICO: No SN parassimpático os neurônios pré- ganglionares localizam-se no tronco encefálico e medula sacral (S2 a S4), denominado, crânio sacral. Suas fibras são longas e chega a atingir os órgãos que inervam. Já os neurônios pós-ganglionares estão próximos ou dentro das vísceras e suas fibras são curtas. As duas fibras do SNP são colinérgicas (secretam acetilcolina). Portanto os receptores podem ser nicotínicos ou muscarínicos. A fibra pré-ganglionar faz sinapse no nodo sinoatrial e no nodo AV. Tipos de fibras nervosas do SNA e receptores As fibras nervosas simpáticas e parassimpáticas são classificadas de acordo com o tipo de neurotransmissor liberado na fenda sináptica. Fibras adrenérgicas: secretam noradrenalina (sua captação é feita por receptores α e β) Fibras colinérgicas: secretam acetilcolina (sua captação é feita por receptores muscarínicos e nicotínicos). Quando aos receptores podem ser de três tipos: Nicotínicos: receptor para fibras colinérgicas estimulado pela nicotina que capta ACh. Está presente nos receptores das fibras pós-ganglionares tanto do SN simpático quanto parassimpático. Muscarínicos: receptor para fibras colinérgicas estimulados pela muscarina, que também capta ACh. Receptor adrenérgico: receptor para as fibras adrenérgicas (que secretam noradrenalina), podendo ser de dois tipos: α (1 e 2) e β (1,2,3) Gabriela Carvalho Abreu 19 RESUMO DE FISIOLOGIA Ambas as ações (do SN simpático e do SN parassimpático) ocorrem via proteína G. Os receptores β ativam as proteínas Gs (excitatória) e o muscarínico M2 ativa a proteína Gi (inibitória). Gabriela Carvalho Abreu 20 RESUMO DE FISIOLOGIA Lei de Frank - Starling O coração é capaz de bombear todo sangue que chega a ele, dentro do limite fisiológico. Grande distensão: o coração entra em falência (não há contato da miosina com a actina) Fisiologicamente, a tensão no coração é bem pequena Ciclo cardíaco O ciclo cardíaco é o evento de enchimento e esvaziamento do coração e de todos os passos, processos e pressões necessárias. O coração se enche relaxando-se na diástole e se esvazia contraindo-se na sístole. O átrio deve se contrair antes do ventrículo para que o sangue passe. É o período que decore entre o início de um batimento cardíaco até o início do batimento seguinte (CONTRAÇÃO ATRIAL CONTRAÇÃO VENTRICULAR RELAXAMENTO VENTRICULAR) É iniciado pela geração de um potencial de ação no nodo sinoatrial (marcapasso natural do coração) que se propaga por todo o coração. O ciclo cardíaco consiste de um período de relaxamento em que o coração se enche de sangue seguido por um período de contração quando o coração se esvazia. Sístole: período de contração da musculatura, durante o qual o coração ejeta sangue. Dura cerca de 0,15 segundos. Diástole: período de relaxamento da musculatura, durante o qual o coração se enche de sangue. Dura cerca de 0,3 segundos. O ciclo cardíaco inicia-se com a geração espontânea de um potencial de ação no nodo sinoatrial. Este estímulo propaga-se para os átrios (através de junções abertas) e para Gabriela Carvalho Abreu 21 RESUMO DE FISIOLOGIA o nodo AV (através de vias internodais). Os átrios se contraem, enquanto no nodo AV ocorre um breve atraso na transmissão do estímulo para os ventrículos. Após a contração atrial, o estímulo propaga-se do nodo AV para os ventrículos através do feixe A-V e das fibras de purkinje, ocorrendo entãoa contração ventricular. Após a sístole, o coração relaxa e inicia-se o enchimento dos ventrículos. ECG e Ciclo Cardíaco O eletrocardiograma (ECG) é o parâmetro clínico que registra os potenciais elétricos gerados pelo coração durante o ciclo cardíaco e que são projetados na superfície do corpo. Esta captação se faz por meio de eletrodos localizados em pontos estratégicos do tórax, de modo que todo o coração é eletro-fisiologicamente observado. O registro se faz na forma de gráfico, no destaca-se: Onda P despolarização dos átrios (contração atrial). Relacionada com o PA Intervalo PR é o tempo desde a despolarização dos átrios até a despolarização inicial dos ventrículos. Assim, o intervalo PR inclui a onda P e o segmento PR, parte isoelétrica (plana) do ECG, que corresponde à condução pelo nodo AV. Complexo QRS despolarização ventricular (contração ventricular). Observe que a duração total do complexo é semelhante a onda P. Estes fatos podem parecer surpreendentes, pois os ventrículos são muito maiores que os átrios, no entanto os ventrículos se despolarizam tão rapidamente quanto os átrios, porque a velocidade de condução no sistema his-purkinje é muito maior que no sistema condução atrial. Onda T repolarização ventricular (relaxamento ventricular). Onda U comum em crianças, aparece ao final da onda T. O átrio repolariza no conjunto QRS Gabriela Carvalho Abreu 22 RESUMO DE FISIOLOGIA Qualquer alteração nestas ondas, ou nos segmentos entre eles refletem alterações do funcionamento cardíaco, e pode revelar manifestações patológicas, como isquemia do miocárdio ou sobrecarga das câmeras cardíacas. A frequência cardíaca é medida pelo número de complexos QRS (ou de ondas R, uma vez que elas são mais proeminentes) por minuto. A duração do ciclo é o intervalo R-R ( o tempo entre uma onda R e a seguinte). A frequência cardíaca está relacionada à duração do ciclo da seguinte maneira: Frequência cardíaca = 1/comprimento do ciclo Frequência cardíaca = 1500/RR (em quadrados pequenos) Funcionamento dos átrios como bombas Basicamente, o sangue flui de forma contínua das grandes veias (cava superior, inferior e seio venoso cardíaco) para os átrios. Deste volume atrial, cerca de 75% do sangue flui diretamente dos átrios para os ventrículos pela simples ação da gravidade, antes mesmo de acontecer contração atrial. Então, com a contração atrial, acontece um enchimento adicional dos ventrículos de 25%. Portanto, os átrios funcionam, simplesmente, como bombas de escorva, que aumentam a eficiência do bombeamento ventricular (débito cardíaco) em até 25%. Partindo deste pressuposto, patologias que acometam o átrio podem reduzir o débito cardíaco em 25%, o que significa um volume considerável de sangue. Gabriela Carvalho Abreu 23 RESUMO DE FISIOLOGIA Esvaziamento dos ventrículos durante a sístole O esvaziamento dos ventrículos durante a sístole se dá por três fases: contração isovolumétrica, ejeção rápida e relaxamento isovolumétrico. 1. Período de contração isovolumétrica: No final da diástole, com o início da contração ventricular a pressão intraventricular aumenta fechando as válvulas atrioventriculares, porém ainda não abrindo as semilunares. Eletricamente a sístole ventricular compreende o intervalo entre o início do QRS e o final da onda T (intervalo QT). Mecanicamente a sístole ventricular compreende o intervalo entre o fechamento das válvulas AV e a abertura das válvulas semilunares. Por tanto, neste período, há um aumento na tensão ventricular com a contração ventricular, porém não ocorre ejeção de sangue visto que as válvulas seminulares estão fechadas. As VAV se fecham quando a pressão intraventricular excede a pressão nos átrios. Nesta fase o volume intraventricular não aumenta, porém, sua pressão aumenta rapidamente até atingir a pressão na aorta e pulmonar. Resumo válvulas AV se fecham pois a pressão ventricular supera a pressão atrial, porém esta pressão ainda não é maior que a pressão das artérias para que as válvulas semilunares sejam abertas. Sendo assim o volume do ventrículo não se altera, apenas tende a exercer mais pressão. 2. Período de ejeção (ejeção sistólica rápida): com o aumento da pressão intraventricular, as válvulas semilunares se abrem nesta fase e o sangue é ejetado durante a contração ventricular. Com a contração ventricular, a pressão intraventricular ultrapassa a pressão das grandes artérias, abrindo as válvulas semilunares. Grande quantidade de sangue flui dos ventrículos para as grandes artérias, com rápida diminuição do volume e pressão intraventricular. Com a saída de sangue para as grandes artérias, a pressão intraventricular reduz até tornar-se menor que a pressão diastólica das grandes artérias, resultando no fechamento das válvulas semilunares. Depois de atingir o pico de Gabriela Carvalho Abreu 24 RESUMO DE FISIOLOGIA pressão ventricular, o fluxo sanguíneo de saída dos ventrículos diminui ainda mais, com diminuição do volume intraventricular (volume sistólico final). Quando a pressão intraventricular fica menor que o grandiente nas grandes artérias, o fluxo de retorno das grandes artérias fecha as válvulas semilunares. Resumo - período de ejeção sistólica rápida sangue sai rápido devido a contração. As válvulas semilunares são abertas por um aumento da pressão ventricular em relação à pressão nas grandes artérias, ao final da sístole ventricular, as válvulas seminulares são fechadas, pois a pressão nas grandes artérias supera a pressão ventricular. Obs: No ECG, o período de ejeção compreende o intervalo entre o final do QRS e o término da onda T. Válvula semilunar abre ao final do complexo QRS e se fecha ao final da onda T 3. Período de relaxamento isovolumétrico (ejeção sistólica lenta): no início desta fase as válvulas AV estão fechadas e as válvulas semilunares estão fechadas. As válvulas AV ainda estão fechadas, porém os átrios estão com seu volume e pressão aumentados. A pressão intraventricular continua caindo bruscamente até atingir um valor próximo da pressão atrial. O volume intraventricular diminui ao mínimo (volume sistólico final). Resumo ventrículo começa a relaxar, os átrios começam a estabeleceram seu volume de sangue para reiniciar novamento o ciclo cardíaco. Obs: No ECG, não existe deflexão. O período de relaxamento isovolumétrico é representado pelo final da onda T Ao final da onda T, tem-se o fechamento das válvulas semilunares e a abertura das válvulas atrioventriculares Na fase de sístole ventricular (resumo) - Contração ventricular isovolumétrica (fecha válvula atrioventricular e válvula semilunar ainda não se abriu, não altera o volume, pois as válvulas estão fechadas). - Ejeção sistólica rápida (a pressão de sangue abre as válvulas semilunares e o sangue é bombeado para as artérias. Na válvula aórtica tem que haver geração de pressão maior que 80 mmHg e na artéria pulmonar maior que 8 mmHg). - Ejeção sistólica lenta ou período de relaxamento isovolumétrico (fechamento da válvula semilunar) Gabriela Carvalho Abreu 25 RESUMO DE FISIOLOGIA Enchimento dos ventrículos durante a diástole Durante a sístole ventricular grande quantidade de sangue se acumula nos átrios, devido ao fechamento das válvulas AV. Portanto, tão logo que termina a sístole e as pressões ventriculares caiam para seus baixos valores diastólicos, as pressões moderadamente aumentadas nos átrios promovem imediatamente a abertura das valvúlas AV, permitindo o fluxo rápido de sangue para os ventrículos. Essse período de enchimentorápido dura cerca do primeiro terço da diástole. Durante o terço médio da diástole, somente pequena quantidade de sangue flui, normalmente, para os ventrículos (sangue que continua a desaguar das veias para os átrios, passando dos átrios diretamente para os ventrículos). Durante o último terço da diástole, os átrios se contraem e dão impulso adicional ao influxo de sangue para os ventrículos (isso representa cerca de 5% do enchimento dos ventrículos, durante cada ciclo cardíaco.) Em resumo, tem-se três fases durante o enchimento dos vetrículos durante a diástole: 1. Fase de enchimento rápido: ao final da sístole, após a fase de ejeção, há uma diminuição da pressão intraventricular com o fechamento das válvulas semilunares. Com VAV aberta, o sangue acumulado no átrio flui rapidamente para o ventrículo. Representa o primeiro 1/3 da diástole. O volume sanguíneo dentro do ventrículo aumenta rapidamente, porém a pressão não eleva-se o bastante para abrir VS. Resumo (enchimento diástolico rápido) pressão AD >VD, o sangue flui rapidamente após abertura das válvulas atrioventriculares. Obs: No ECG, é representado pelo início da linha isoelétrica após a onda T 2. Diastase ou período de enchimento diastólico lento: pequena quantidade de sangue acumulado no átrio, flui lentamente para o ventrículo, durante o 1/3 Gabriela Carvalho Abreu 26 RESUMO DE FISIOLOGIA médio da diástole. O volume sanguíneo dentro do ventrículo aumenta lentamente, porém a pressão não se eleva o bastante para abrir VS. É uma fase de enchimento lento dos ventrículos, onde o sangue flui diretamente das veias para os ventrículos. Resumo pressão já se encontra bem semelhante e o fluxo é lento. Obs: NO ECG, corresponde ao término da linha isoelétrica após a onda T 3. Sístole atrial: antes da sístole atrial o sangue flui passivamente dos átrios para os ventrículos pelas válvulas AV abertas. Os átrios se contraem para encher os ventrículos antes da contração ventricular. Ocorre no 1/3 final da diástole. O volume sanguíneo dentro dos ventrículos aumenta, bem como a pressão, porém não o bastante para abrir as válvulas semilunares. Representa o volume diástolico final. Resumo átrio contrai empurrando sangue para o ventrículo. Obs: O impulso elétrico ao chegar nodo sinoatrial resulta em despolarização e contração dos átrios. A onda P representa a despolarização atrial. O segmento PR representa um atraso na despolarização do Nodo AV. Este atraso na condução permite o enchimento completo dos ventrículos com a contração atrial. Na fase de diástole ventricular (resumo) - enchimento diastólico rápido (válvulas semilunares estão fechadas, pressão do átrio supera a pressão do ventrículo e abrem-se as válvulas AV e os ventrículos se enchem rapidamente) - enchimento diastólico lento /diástase (sangue flui mais lentamente, pois ventrículos já estão quase cheios). No momento no nodo sinoatrial haverá despolarização o que levará a contração do átrio na fase de sístole atrial. Enchimento em torno de 120 a 130ml. - sístole atrial (completa o volume do ventrículo pela contração do átrio) Gabriela Carvalho Abreu 27 RESUMO DE FISIOLOGIA Primeira bulha cardíaca (B1): O fechamento das válvulas atrioventriculares são as primeiras bulhas cardíacas (representada em R – do complexo QRS) Segunda bulha cardíaca (B2): O fechamento das válvulas semilunares são as segundas bulhas cardíacas (representada após a onda T) Terceira bulha cardíaca (B3): Entre o final do terço inicial da diástole (período de enchimento diastólico rápido) e o início do terço médio da diástole (período de enchimento diastólico lento), causada, provavelmente, pela oscilação do sangue entre as paredes do ventrículo durante o enchimento. É pouco audível (representada na linha isoelétrica após a onda T) Quarta bulha cardíaca (B4): Ocorre no início do último terço da diástole ventricular (sístole atrial), causada, provavelmente, pela entrada de sangue no ventrículo. Também é pouco audível (representada na onda P) Relaxamento isovolumétrico: o ciclo cardíaco se reinicia Volume isovolumétrico: ejetado a cada ciclo cardíaco Na velhice o coração perde muito de sua elasticidade e se torna basicamente fibroso, o que demanda mais força para abrir as válvulas. Volume Sistólico Volume sistólico é o volume de sangue que o coração ejeta a cada batimento. O volume ejetado no coração humano varia em torno de 70 ml. O valor do volume sistólico resulta de uma interação complexa entre a força em que a fibra contrai (contratilidade cardíaca), o volume de sangue que chega previamente à contração (pré-carga) e a resistência que o sistema circulatório impõe à ejeção do sangue (pós- carga). Este mecanismo participa de um sistema mais amplo, que estabelece o controle do débito cardíaco (o volume de sangue que o coração ejeta a cada minuto). Volume diastólico final (VDF): Volume ventricular ao final da diástole, portanto, resultante de seu enchimento durante a diástole. O enchimento ventricular é função Gabriela Carvalho Abreu 28 RESUMO DE FISIOLOGIA do retorno venoso e da condução da diástole. Se um ou ambos os fatores aumentam, o VDF também aumenta. (Valor médio 120 mL) Volume sistólico final (VSF): Volume ventricular restante após a sístole. O esvaziamento do ventrículo é função da força de contração ventricular. (Valor médio 50 mL) Volume sistólico (Volume de ejeção): Volume bombeado pelo ventrículo a cada ciclo cardíaco. (Valor médio 70 mL) Fração de ejeção: Fração do volume diastólico final que é bombeada durante a sístole. (Valor médio 60%) FE = VS / VDF Gabriela Carvalho Abreu 29 RESUMO DE FISIOLOGIA Variações na Pressão Atrial: Observe as curvas de variação da pressão atrial Onda a: Ocorre durante a sístole atrial. Aumento da pressão atrial direita de 4 a 6 mmHg / Aumento da pressão atrial esquerda de 7 a 8 mmHg. Onda c: Ocorre no início da sístole ventricular. Aumento pequeno na pressão atrial, provocado pelo ligeiro refluxo de sangue e pelo fechamento das válvulas atrioventriculares. Onda v: Ocorre no final da sístole ventricular. Aumento lento da pressão atrial pelo enchimento dos átrios a partir das veias, enquanto as válvulas atrioventriculares permanecem fechadas. Ao final da sístole ventricular, as válvulas atrioventriculares abrem-se e a pressão atrial diminui. Trabalho Cardíaco Fase I: Período de enchimento. O ventrículo começa a diástole com 50 mL (Volume sistólico final), e é cheio até 120 mL (Volume diastólico final), causando um pequeno aumento na pressão intraventricular, de cerca de 5 mmHg. Fase II: Contração isovolumétrica. O volume ventricular não se altera, mas sua pressão interna aumenta até, aproximadamente, 80 mmHg, excedendo a pressão aórtica e provocando a abertura da válvula aórtica. Fase III: Período de ejeção. A pressão aumenta ainda mais pela contração do ventrículo, o sangue é bombeado pela aorta, e o volume do ventrículo diminui até 50 mL (Volume sistólico final). Gabriela Carvalho Abreu 30 RESUMO DE FISIOLOGIA Fase IV: Relaxamento isovolumétrico. A pressão intraventricular cai, provocando um pequeno refluxo de sangue, que causa o fechamento da válvula aórtica. Como as válvulas estão fechadas, não ocorre variação do volume. A área EW corresponde ao trabalho efetivo do ventrículo. Quando o coração bombeia maior quantidade de sangue, por aumento do retorno venoso, a área do diagrama alarga muito, deslocando-se à direita. O mesmo ocorre com a estimulação simpática, que tende a aumentara força de contração, diminuindo o volume sistólico, e, portanto, deslocando a área à esquerda. Pré-carga: Grau de tensão do músculo quando ele começa a se contrair. Geralmente referida como a pressão diastólica final. Pós-carga: Pressão na artéria à saída do ventrículo ou a resistência vascular ao bombeamento ventricular. Alças de pressão Mostram a razão entre o volume e a pressão dentro do ventrículo. Primeiro gráfico: de 4 pra 1, o coração se enche de sangue; de 1 pra 2 faz a contração isovolumétrica; de 2 pra 3 ele se esvazia; de 3 pra 4 ele faz o Gabriela Carvalho Abreu 31 RESUMO DE FISIOLOGIA relaxamento isovolumétrico. A pressão sistólica está localizada em 2, e a diastólica está no topo da curvatura que vai de 2 pra 3. Segundo gráfico: aumentando a pré-carga, o coração bombeia com maior força, e a linha pontilhada fica mais à esquerda. Terceiro gráfico: na insuficiência cardíaca, a pressão diastólica aumenta; isso é o efeito da pós-carga. O coração, mesmo fazendo uma força muito maior, não conseguirá ejetar todo o sangue que deveria. Quarto gráfico: é quando o SNS joga adrenalina no coração, aumentando a força de contração; o volume que vai restar no coração depois acaba diminuindo, já que a força de contração aumenta. Débito Cardíaco É o volume total de sangue bombeado pelo coração por unidade de tempo. É expresso em litros/minuto. Seus valores dependem de dois fatores: volume de sangue e número de batimentos do coração por minuto. É proporcional a superfície corpórea. O débito varia muito com o nível da atividade do corpo. Portanto, os seguintes fatores, entre outros, afetam diretamente o débito: o nível do metabolismo do corpo, o exercício, a idade da pessoa e o tamanho corporal. Para jovens sadios é, em média, de 5,6 l/min. Frequência cardíaca: é determinada inicialmente pelo nódulo sinoatrial – é ele quem determina a frequência intrínseca do coração, de cerca de 100 batimentos por minuto. O SN parassimpático reduz a frequência cardíaca durante o repouso, e o SN simpático aumenta essa frequência durante atividade. Também existem outros moduladores, como receptores de estiramento. Se ocorrer excesso de estiramento, eles desencadeiam reflexos para alterar a frequência: o sistema entende uma sobrecarga e assim aumenta a frequência. Outro tipo de modulador também pode ser a concentração química do sangue de O2 e CO2. Função das válvulas As válvulas atrioventriculares (VAV) impedem o retorno de sangue dos ventrículos para os átrios, durante a sístole e as válvulas semilunares (válvulas aórtica e pulmonar) impedem o retorno de sangue das artérias aorta e pulmonar para os ventrículos, durante a diástole. Todas estas se fecham e se abrem passivamente, sendo reguladas pelo gradiente de pressão e sentido do sangue impostos à elas. Os músculos papilares que se prendem as válvulas AV pelas cordas tendíneas, contraem-se, enquanto as paredes ventriculares contraem-se, mas, ao contrário do que poderia esperar, eles não ajudam no fechamento das válvulas. Em vez disso, eles puxam os folhetos das válvulas Gabriela Carvalho Abreu 32 RESUMO DE FISIOLOGIA para dentro do ventrículo no momento da sístole, impedindo seu abaulamento para os átrios durante a contração ventricular. Se a corda tendínea é rompida, ou se um dos músculos papilares ficarem paralisado ocorre prolapso da válvula, predispondo ao refluxo sanguíneo ventrículo-atrial, o que pode causar incapacidade cardíaca grave, ou até mesmo, letal. As válvulas semilunares pulmonar e aórtica funcionam de modo muito diferente as válvulas AV. Primeiro as pressões altas nas artérias, ao fim da sístole, provocam o fechamento abrupto das válvulas semilunares, quando comparadas com o fechamento bem mais suave das válvulas AV. Segundo, em razão de seus orifícios menores, a velocidade de ejeção do sangue pelas válvulas aórtica e pulmonar, é muito maior que pelas válvulas AV, com orifícios maiores. Além disto, as válvulas AV estão fixadas por cordas tendíneas, o que não ocorre com as válvulas semilunares. Estas se abrem quando o sangue, que for ejetado do coração, tende a voltar por gravidade. Bulhas cardíacas e Bombeamento Cardíaco Quando se ausculta o coração com o estetoscópio, não se ouve a abertura das válvulas, pois esse é um processo que se desenvolve com relativa lentidão e que normalmente não produz sons. Entretanto, quando as válvulas se fecham, os folhetos das válvulas e os líquidos circundantes vibram, originando sons que se propagam em todas as direções pelo tórax. Quando os ventrículos se contraem, ouve-se o primeiro som produzido pelo fechamento das válvulas AV. A vibração é de timbre grave e relativamente longo e contínuo, sendo conhecido como a primeira bulha do coração (B1). Quando as válvulas aórtica e pulmonar se fecham, ao final da sístole, ouve um estalido rápido, porque estas válvulas se fecham rapidamente, e as estruturas circundantes vibram por breve período. Esse som é chamado de segunda bulha cardíaca (B2) Regulação do Bombeamento Cardíaco Quando se esta em repouso, o coração bombeia somente 4 a 6 litros de sangue a cada minuto. Durante exercicios intensos, o coração pode ser exigido a bombear cerca de sete vezes esse volume. Os mecanismos básicos pelos quais o volume bombeado é regulado são: regulação cardíaca intrínseca de bombeamento, em resposta às variações no volume de sangue que flui para o coração e controle de frequência cardíaca e da força do bombeamento pelo sistema nervoso autônomo. Regulação intrínseca do bombeamento cardíaco – Mecanismo de Frank- Starling A quantidade de sangue bombeado pelo coração a cada minuto é determinado, quase que completamente, pelo volume de sangue que flui das veias para o coração, o que é Gabriela Carvalho Abreu 33 RESUMO DE FISIOLOGIA chamado de retorno venoso, isto é, o coração automaticamente bombeia sangue para as artérias sistêmicas, de modo que ele possa fluir de novo pelo circuito Essa capacidade intrínseca do coração para se adaptar aos volumes variáveis de sangue que chega é chamado de mecanismo de frank- Starling que explica quanto mais o músculo é distendido durante seu enchimento, maior a força de contração e maior a quantidade de sangue bombeado para a aorta. Outro modo de expressar esse mecanismo é: dentro dos limites fisiológicos, o coração bombeia todo o sangue que nele chega sem permitir o represamento excessivo de sangue nas veias. Controle cardíaco pelos nervos simpáticos e parassimpáticos A eficiência do bombeamento cardíaco também é controlada pelos nervos simpáticos e parassimpáticos que abundantemente inervam o coração. A quantidade de sangue bombeado a cada minuto (débito cardíaco), pode ser aumentada por mais de 100% pela estimulação simpática. Ao contrário, esse débito pode ser reduzido para até zero, ou quase zero, pela estimulação vagal (parassimpática). Excitação do coração pelos nervos simpáticos: a estimulação simpática é responsável por aumentar a frequência cardíaca de 70 batimentos/min para 120 (raramente 220). Este estímulo aumenta a força de contração cardíaca, elevando, assim, o volume de sangue bombeado e a pressão de ejeção. Por outro lado, a inibição do SNS pode ser usada para diminuir o bombeamento cardíaco, em grau moderado. O mecanismo de estimulação simpática provoca efeitos contrários à estimulação vagal. O hormônio norepinefrina aumenta a permeabilidade da fibra aos íons sódio e cálcio. No nodo sinoatrial, o aumento da permeabilidade ao sódio produz um potencial de repouso positivo, acelerando a auto-excitação, aumentando assim a frequência cardíaca. Oaumento da permeabilidade aos íons cálcio é responsável pelo aumento da força contrátil do músculo cardíaco. Excitação parassimpática (vagal): a estimulação vagal intensa e continua do coração pode interromper os batimentos cardíacos por alguns segundos. Além disso, a estimulação vagal intensa pode diminuir a força de contração cardíaca apenas em 20 a 0%. As fibras vagais estão dispostas mais para os átrios que para os ventrículos (local onde a contração cardíaca efetivamente ocorre). Isso, explica o efeito da estimulação vagal, que diminui, principalmente, a frequência cardíaca, em vez de reduzir a força de contração cardíaca. O mecanismo de estimulação vagal se dá por meio da liberação de acetilcolina, que aumenta acentuadamente a permeabilização das membranas das fibras ao potássio, permitindo seu vazamento para fora da célula, hiperpolarizando-a (aumento de sua negatividade) fazendo com que o tecido excitável fique menos excitável. Gabriela Carvalho Abreu 34 RESUMO DE FISIOLOGIA Efeitos dos íons cálcio e potássio sobre o funcionamento cardíaco Os íons potássio têm efeitos acentuados sobre os potenciais de membrana e os potenciais de ação, enquanto os íons cálcio exercem efeito importante no processo de contração muscular. Portanto, espera-se que as concentrações desses dois íons, no líquido extracelular, tenham efeitos importantes sobre o bombeamento cardíaco. Efeitos dos íons potássio: o excesso de potássio nos líquidos extracelulares faz com que o coração fique dilatado e flácido, reduzindo a frequência cardíaca. Grande quantidade, também, pode bloquear a condução do impulso cardíaco dos átrios para os ventrículos pelo feixe A - V. Esses efeitos resultam em parte, do fato de que a alta concentração de potássio nos líquidos extracelulares diminui o potencial de repouso das membranas das fibras cardíacas. A medida que o potencial de membrana diminui, a intensidade do potencial também diminui, tornando a contração cardíaca progressivamente mais fraca. Efeitos do íons cálcio: o excesso de íons cálcio causa efeitos quase que exatamente opostos aos íons potássio, fazendo com que o coração entre em contração espástica. Isso é causado pelo efeito direto dos íons cálcio na excitação do processo contrátil cardíaco. Inversamente, a deficiência de cálcio causa flacidez cardíaca, similar ao efeito do excesso de potássio. Entretanto, afortunadamente, os níveis de cálcio no sangue, normalmente são regulados dentro de faixas estreitas pelo organismo. ELETROCARDIOGRAMA É o registro extracelular contínuo da atividade elétrica do coração por meio de eletrodos colocados na superfície do corpo. Através do estudo da interrelação entre as ondas P, o intervalo PR e o complexo QRS, podemos analisar um traçado e conhecer a frequência cardíaca, a ritmicidade, o local predominante do marca-passo. São registradas ondas, cuja amplitude representa a voltagem e a largura representa o tempo, já que, no gráfico, temos o tempo no eixo da abcissa e o a voltagem no eixo das ordenadas. Todos os eventos elétricos que ocorrem no coração (despolarizações e repolarizações) são registrados em forma de vetores. A despolarização do átrio ocorre de cima para baixo (do átrio para o ventrículo) e da direita para esquerda (já que o lado esquerdo do coração é maior e possui mais células). Para descobrirmos onde está esse vetor, usamos o eletrocardiograma. Bases eletrofisiológicas ECG representa múltiplos potenciais de ação ocorrendo no músculo cardíaco em dado período de tempo e obtido na superfície corporal. Gabriela Carvalho Abreu 35 RESUMO DE FISIOLOGIA Onda P Complexo QRS Onda T Onda U Padronização do ECG Cada quadrado é 0,1 mV (tamanho do quadrado 1mm) Velocidade do papel de registro = 25 mm/s PR = 0,20s QRS = 0,12s QT = 0,35s - A ação elétrica do coração pode ser representada por um vetor - Por convenção a ponta da seta indica direção positiva - O comprimento indica a voltagem Vetor: as leis da física da natureza descrevem um vetor como qualquer força que tenha magnitude e direção. Vetores são representados por setas que apontam a força. Sentido da despolarização: base ápice / direita esquerda Gabriela Carvalho Abreu 36 RESUMO DE FISIOLOGIA A última parte a ser despolarizada é o ventrículo esquerdo, principalmente por ele possuir parede mais espessa. 1 2 3 4 5 A repolarização ocorre no sentido contrário da despolarização: ápice base; esquerda direita Derivação eletrocardiográfica: são os eletrodos que captam atividade elétrica cardíaca. A derivação é uma linha que une eletricamente os eletrodos ao aparelho de eletrocardiograma. Há a derivação bipolar, quando o potencial é captado por dois eletrodos e unipolar quando o potencial é captado por apenas um eletrodo, uma vez que o segundo esteja posicionado em um ponto eletricamente neutro. ECG é uma visão da atividade elétrica de um objeto tridimensional – o coração: Utiliza-se 12 derivações (12 eletrodos em posições diferentes) o 3 derivações bipolares periféricas o 3 derivações unipolares aumentadas o 6 derivações pré-cordiais Derivações Para podermos analisar corretamente estes vetores é necessário termos um ponto de referência para observá-los, que seja padronizado e em posicionamento prático. Considerando que o coração tem apenas dois planos: o frontal e o horizontal e a partir daí colocaremos nossas referências para observar a ativação do coração. O plano frontal O plano frontal foi o primeiro a ser analisado utilizando como referência os membros: braço esquerdo e direito e perna esquerda. Bipolares: foram a base do sistema de orientação vindo a formar as derivações padrões D1, D2, D3 Um eletrodo + e um – são colocados em dois membros quaisquer Gabriela Carvalho Abreu 37 RESUMO DE FISIOLOGIA Triângulo de Einthoven D1 + D3 = D2 Derivação 1 (DI): braço esquerdo (+)/ braço direito (-) Derivação 2 (DII): braço direito (-)/ perna esquerda (+) Derivação 3 (DIII): braço esquerdo (-)/perna esquerda (+) Derivações unipolares aumentadas O segundo ponto referência do plano frontal também usa membros, porém com só um dos polos ligando a um ponto nulo hipotético. Este ponto nulo é considerado no infinito aumentando ao máximo a representação gráfica destas derivações (AUMENTADAS – A). AVR: voltagem aumentada (braço direito) AVL: voltagem aumentada (braço esquerdo) AVF: voltagem aumentada (perna esquerda) Gabriela Carvalho Abreu 38 RESUMO DE FISIOLOGIA Correlações entre as derivações do plano frontal (triângulo de Einthoven) Gabriela Carvalho Abreu 39 RESUMO DE FISIOLOGIA O plano horizontal (derivações precordiais) As derivações do plano horizontal são as precordiais, resultante de um “corte elétrico” do coração no sentido anteroposterior. São determinadas através de seis derivações unipolares posicionadas na face anterior do tórax e denominadas V1, V2, V3, V4, V5 e V6. Podemos identificar nesse plano a direção de um vetor cardíaco, como por exemplo, para a esquerda ou direita e para frente ou para trás. Para obter estas seis derivações precordiais ou torácicas, um eletrodo positivo é posicionado em seis posições diferentes ao redor do tórax do paciente. Em todas as derivações torácicas ou precordiais, o eletrodo explorador posicionado no tórax épositivo. As derivações precordiais numeradas de V1 a V6 se movem do lado direito para o lado esquerdo do paciente, cobrindo o coração em sua posição anatômica. Essas derivações se projetam do nodo atrioventricular em direção ao dorso do paciente, pois o polo negativo localiza-se nessa região. Este plano está a 90º do plano frontal passando pelo tórax na região precordial. Temos pontos de referências específicos os quais são: V1 no 4º EIC, à direita do esterno na linha paraesternal V2 no 4º EIC, à esquerda do esterno na linha paraesternal V3 entre V2 e V4 Gabriela Carvalho Abreu 40 RESUMO DE FISIOLOGIA V4 no 5º EIC esquerdo, na linha hemiclavicular V5 no 5º EIC esquerdo, na linha axilar anterior V6 no 5º EIC esquerdo, na linha axilar média Gabriela Carvalho Abreu 41 RESUMO DE FISIOLOGIA Eixo elétrico do coração É o vetor resultante da despolarização dos ventrículos, que normalmente é direcionado para o ápice. Considerando que o vetor do ventrículo resultante seria a soma dos outros com orientação da direita para esquerda podemos calcular seu eixo no plano frontal em relação ao corpo. (O plano horizontal também pode servir ao cálculo do eixo, mas na prática não é utilizado). O eixo normal é entre -30º e +90º Para este cálculo construiremos primeiro um orientador usando todas as derivações já vistas no plano frontal: Existem basicamente duas formas de se calcular o eixo. Primeiro deve-se entender que o vetor aparecerá positivo quando orientado na mesma direção da derivação observadora, e será cada vez maior, quanto mais paralelo for desta, até se tornar isodifásico (positivo/negativo) quando estiver perpendicular a esta. Ao se afastar, será negativo e quanto mais paralelo for o afastamento mais negativo será. Gabriela Carvalho Abreu 42 RESUMO DE FISIOLOGIA Derivações do ECG Linha de base: O que estiver para cima: positivo / O que estiver abaixo: negativo O eletrodo explorador é o que está “vendo” ponta da seta sempre está apontada para o positivo. Determinar o eixo elétrico do coração Verificar D1 e AVF Verificar se existe registro isodifásico no sistema hexaxial (o eixo está justamente na derivação perpendicular e derivação exodifásica). Ausência de onda isodifásica (verificar a onda de maior amplitude, verificar a amplitude das ondas dispostas lateralmente, o eixo se encontra próximo a onda de maior amplitude). Desvio do Eixo para esquerda: Se em D1 é positivo e em AVF é negativo. Desvio do Eixo para direita: Se em D1 é negativo e em AVF é positivo. Desvio extremo do Eixo: Se em ambas é negativo. Determinar a frequência cardíaca FC = 1500/ intervalo RR Normal = 60 a 100 bpm Medir a distância entre as duas ondas R Gabriela Carvalho Abreu 43 RESUMO DE FISIOLOGIA Cada quadradinho pequeno representa 1mm e cada quadrado maior representa 5mm Determinação do rítimo 1. Observar eixo normal da onda P 2. Observar correlação P x QRS 3. Observar regularidade RR 4. FC= 60 a 100 bpm Ritmo Sinusal: observado pela interpretação do ECG e quem comanda é o nodo sinoatrial. Arritmia Sinusal Apesar do nome assustar, a arritmia sinusal é uma condição benigna que ocorre frequentemente em jovens. Geralmente provocada pela respiração. Taquicardia Sinusal Origem sinusal Onda P precede QRS Ritmo regular Marcapasso atrial dispara regularmente a 200 bpm Taquicardia em geral com QRS estreito, precedidas por ondas P e frequência cardíaca acima de 100 bpm e em geral abaixo de 200 bpm em repouso. Causas: aumento do tônus adrenérgico, drogas, isquemia, miocardites, exercício, ansiedade, etilismo, hipertermia, hipotensão arterial, infecções, anemia, insuficiência respiratória, insuficiência cardíaca. Flutter Atrial É uma anormalidade comum do ritmo no qual os átrios se despolarizam regularmente, em geral 300 bpm. Não produz ondas P verdadeiras, aparecem na linha de base como dentes de serra (onda F). Apresenta também intervalos RR variáveis, aleatoriamente. Gabriela Carvalho Abreu 44 RESUMO DE FISIOLOGIA Várias pequenas ondas que assumem desorganizadamente o comando elétrico dos átrios, gerando um ritmo atrial caótico. Causas: isolada, doença arterial coronária, cardiomiopatia, alcoolismo, pericardite, alteração eletrolítica. Fibrilação Atrial Átrios 400 a 500 bpm Bloqueio AV Observar linha base irregular (sem ondas P organizadas) É a arritmia clinicamente significante mais comum. Prevalência em 0,4% da população geral, aumentando com a idade. Etiologia: Valvopatia mitral H.A Cardiopatia isquêmica Tireotoxicose Pode ocorrer em pessoas normais Consequências Perda da contração atrial (DC menor que 20%) Formação de trombos atriais embolias sistêmicas e pulmonares A fibrilação atrial e o flutter atrial são arritmias cardíacas originadas nos átrios (câmaras cardíacas superiores e menores do coração), e que podem ser de ocorrência aguda (paroxísticas) ou serem permanentes (principalmente a fibrilação atrial, que é a arritmia permanente mais comum na prática médica). Classificação A classificação abaixo é voltada basicamente para a fibrilação atrial Gabriela Carvalho Abreu 45 RESUMO DE FISIOLOGIA Aguda (paroxística): são os casos com duração inferior a sete dias. A reversão para o ritmo sinusal (ritmo normal do coração), muitas vezes, é espontânea. Permanente: são os casos com duração superior a sete dias. Persistente: são os casos permanentes que não responderam as tentativas de reestabelecimento do ritmo cardíaco normal através da cardioversão química e/ou elétrica. Ritmo de marcapasso No lugar da onda P há uma espícula, antes do complexo QRS. O QRS fica mais alargado Ritmo Juncional O nodo sinoatrial não origina o estímulo Ausência da onda P Pode haver condução retrógada para os átrios – onda P invertida QRS normal Gabriela Carvalho Abreu 46 RESUMO DE FISIOLOGIA HEMODINÂMICA As resistências são diferentes nas duas circulações: na circulação sistêmica é de 80 e 120 e na pulmonar é de 8 e 25 (mmHg). No sistema arterial (artérias e arteríolas), o sangue é deslocado por diferença de pressão, então esse sistema possui vasos de resistência. Os capilares têm função de fazer as trocas de nutrientes com o tecido; quase toda a pressão é perdida. O sistema venoso (vênulas e veias) leva o sangue ao coração, e não são vasos de resistência; nesse sistema, o sangue não se desloca por pressão, o retorno venoso é auxiliado pela contração muscular dos músculos que envolvem as veias e pelas válvulas presente nas mesmas. Camadas dos vasos: A camada íntima é feita de endotélio vascular, e produz substâncias (fatores do endotélio, de dilatação ou de contração) que ajudam o vaso a dilatar ou contrair, além de protegerem contra a coagulação sanguínea e entre outras funções. Os capilares só possuem essa camada, e são finos para facilitarem as trocas gasosas. A camada média é feita de tecido muscular e elastina, e dimensiona o calibre do vaso (o que é regulado pelo SN simpático). As arteríolas possuem muito músculo liso. A camada adventícia é feita de tecido conjuntivo, e dá estruturação ao vaso. Grandes artérias são chamadas elásticas devido à grande proporção entre lâminas elásticas e células musculares lisas. Já as artérias musculares são menores e têm maior proporção de células musculares lisas. Arteríolas contém de uma a duas camadas de células musculares lisas,
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