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Resumo de Fisiologia CARDIOVASCULAR Danilo Fernando – MED UFRGS Resumo baseado nos livros Fisiologia – Berne & Levy 6ª Ed, Fisiologia Cardiovascular – David Mohrman 6ªEd, Tratado de Fisiologia – Guyton 12ª Ed, Fisiologia – Margarida Aires 4ªEd, Fisiologia Humana Uma Abordagem Integrada – Dee Unglaub Silverthorn 5ª Ed, ECG Essencial – M.Thaler 7ªEd, Fisiologia – Linda Constanzo 6ªEd, Tratado de Fisiologia Aplicada às Ciências Médicas – Douglas 6ªEd; Fisiologia Médica de Ganong 25ªEd, Fisiologia Básica – Rui Curi e Fundamentos em Hematologia - Victor Hoffbrand 6ªEd. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 1 1 Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 2 2 Sumário Introdução à Fisiologia do Sistema Cardiovascular ..................................................................................................... 6 Função ..................................................................................................................................................................... 6 Anatomia Fisiológica do Coração ............................................................................................................................ 6 Musculatura Cardíaca ........................................................................................................................................ 10 Hipertrofia Cardíaca .......................................................................................................................................... 11 Ultraestrutura do Músculo Cardíaco ......................................................................................................................... 13 Organização Básica das Células Musculares Cardíacas ......................................................................................... 13 Propriedades Funcionais da Fibra Miocárdica ........................................................................................................... 15 Automatismo ......................................................................................................................................................... 15 Condutibilidade ..................................................................................................................................................... 16 Excitabilidade (Batmotropismo) ............................................................................................................................ 17 Contratilidade (Inotropismo) ................................................................................................................................. 17 Lusitropismo .......................................................................................................................................................... 18 Atividade Elétrica do Coração .................................................................................................................................... 19 Características Gerais ............................................................................................................................................ 19 Canais Iônicos no Músculo Cardíaco ..................................................................................................................... 19 Canal de Na+ (INa) ............................................................................................................................................... 20 Canais de Ca2+ (ICa) ............................................................................................................................................. 20 Canais de K+ ....................................................................................................................................................... 21 Potenciais Rápidos ................................................................................................................................................. 22 Período Refratário ............................................................................................................................................. 24 Potenciais Lentos ................................................................................................................................................... 25 Modulação das Células Autoexcitáveis ............................................................................................................. 26 Sequência de Ativação Cardíaca ............................................................................................................................ 28 Eletrocardiograma – ECG ........................................................................................................................................... 31 Introdução ............................................................................................................................................................. 31 Derivações ............................................................................................................................................................. 31 Plano Frontal ..................................................................................................................................................... 31 Plano Horizontal ............................................................................................................................................... 32 Registro .................................................................................................................................................................. 32 Representação Vetorial ......................................................................................................................................... 34 Projeção Vetorial - Passo a passo ...................................................................................................................... 35 Geração das Ondas do Eletrocardiograma ............................................................................................................ 36 Onda P ............................................................................................................................................................... 36 Onda Ta ............................................................................................................................................................. 36 Complexo QRS ................................................................................................................................................... 37 Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 3 3 Onda T ............................................................................................................................................................... 38 Onda U ............................................................................................................................................................... 38 Fenômeno de Reentrada ................................................................................................................................... 38 Fibrilação Ventricular e Flutter ......................................................................................................................... 40 ECG Normal ....................................................................................................................................................... 41 Informações Fornecidas Pelo ECG ............................................................................................................................. 42 Frequência .............................................................................................................................................................42 Ritmo ..................................................................................................................................................................... 42 Bloqueios Atrioventriculares ............................................................................................................................. 42 Eixo ........................................................................................................................................................................ 43 Hipertrofia ............................................................................................................................................................. 44 Infarto .................................................................................................................................................................... 44 Propriedades Mecânicas do Coração ........................................................................................................................ 48 Ultraestrutura e Bioquímica da Contração ............................................................................................................ 48 Acoplamento Excitação-Contração ....................................................................................................................... 51 Atividade Mecânica do Coração ................................................................................................................................ 54 Tipos de Contração ................................................................................................................................................ 54 Contração Isométrica (Isovolumétrica) ............................................................................................................. 54 Contração Isotônica e Pós-Carga ....................................................................................................................... 55 Alça Pressão-Volume Ventricular .......................................................................................................................... 56 Alterações na Alça de Pressão-Volume ............................................................................................................. 58 Inotropismo e Lusitropismo na Alça Pressão-Volume ...................................................................................... 59 Ciclo Cardíaco ........................................................................................................................................................ 60 Bulhas Cardíacas (Sons Cardíacos) .................................................................................................................... 62 Débito Cardíaco (DC) ou Volume-Minuto ......................................................................................................... 63 Regulação da Atividade Cardíaca............................................................................................................................... 64 Autorregulação ...................................................................................................................................................... 64 Autorregulação da Contração Heterométrica – Mecanismo de Frank-Starling ................................................ 64 Autorregulação da Contração Homeométrica .................................................................................................. 66 Autorregulação da Frequência Cardíaca ........................................................................................................... 67 Regulação Nervosa ................................................................................................................................................ 68 Divisão Simpática .............................................................................................................................................. 68 Divisão Parassimpática ...................................................................................................................................... 69 Regulação Humoral ............................................................................................................................................... 70 Regulação Hormonal ............................................................................................................................................. 70 Sangue – Hemostasia ................................................................................................................................................. 72 Mecanismo da Hemostasia ................................................................................................................................... 72 Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 4 4 Componentes da Resposta Hemostática ............................................................................................................... 72 Contração Vascular............................................................................................................................................ 72 Endotélio – Células Endoteliais ......................................................................................................................... 73 Plaquetas (Trombócitos) ................................................................................................................................... 73 Coagulação do Sangue ...................................................................................................................................... 77 Fibrinólise .......................................................................................................................................................... 80 Condições Que Causam Sangramento Excessivo em Humanos ............................................................................ 80 Condições Tromboembólicas no Ser Humano ...................................................................................................... 80 Anticoagulantes Para Uso Clínico .......................................................................................................................... 80 Fisiologia Circulatória................................................................................................................................................. 81 Generalidades ........................................................................................................................................................ 81 Leis Gerais da Circulação ....................................................................................................................................... 83 Circulação Arterial ................................................................................................................................................. 83 Considerações Anatômicas ............................................................................................................................... 83 Considerações Biofísicas ................................................................................................................................... 84 Pressão Sanguínea ............................................................................................................................................. 86 Circulação Capilar .................................................................................................................................................. 89 Estrutura do Sistema Capilar ............................................................................................................................. 89 Estrutura da Parede Capilar ..............................................................................................................................89 Pressão e Fluxo Capilar ...................................................................................................................................... 91 Equilíbrio com o Líquido Intersticial .................................................................................................................. 91 Circulação Linfática ................................................................................................................................................ 92 Edema ................................................................................................................................................................ 94 Circulação Venosa ................................................................................................................................................. 96 Considerações Anatômicas ............................................................................................................................... 96 Valvas Venosas .................................................................................................................................................. 97 Pressão e Fluxo Venoso ..................................................................................................................................... 98 Pulso Venoso ..................................................................................................................................................... 99 Flebograma ........................................................................................................................................................ 99 Contração do Músculo Liso Vascular ....................................................................................................................... 100 Visão Geral do Musculo Liso ................................................................................................................................ 100 Estrutura do Músculo liso................................................................................................................................ 100 Contração ............................................................................................................................................................ 101 Relaxamento ........................................................................................................................................................ 101 Alterações na Contração Vascular Devido a Fatores Químicos Teciduais Locais ................................................ 102 Regulação Local do Fluxo Sanguíneo ....................................................................................................................... 103 Autorregulação do Fluxo Sanguíneo ................................................................................................................... 103 Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 5 5 Teoria Miogênica ............................................................................................................................................. 103 Teoria Metabólica ........................................................................................................................................... 104 Controle Neural do Tônus Arterial e Venoso....................................................................................................... 106 Sistema Nervoso Simpático Noradrenérgico .................................................................................................. 106 Sistema Nervoso Parassimpático .................................................................................................................... 106 Sistema Nervoso Simpático Colinérgico .......................................................................................................... 106 Inervação Não-Adrenérgica e Não-Colinérgica (NANC) – Inervação Nitrérgica .............................................. 107 Controle Humoral do Tônus Arterial e Venoso ................................................................................................... 107 Endotelina-1 (ET-1) .......................................................................................................................................... 108 Óxido Nítrico (NO) ........................................................................................................................................... 108 Prostaglandinas (PG) ....................................................................................................................................... 109 Histamina ........................................................................................................................................................ 109 Bradicinina ....................................................................................................................................................... 110 Serotonina (5-HT) ............................................................................................................................................ 110 Controle Hormonal do Tônus Arterial e Venoso ................................................................................................. 110 Catecolaminas Adrenais .................................................................................................................................. 110 Angiotensina II ................................................................................................................................................. 111 Vasopressina (AVP) ou Hormônio Antidiurético (ADH) ................................................................................... 112 Peptídeo Natriurético Atrial (PNA) .................................................................................................................. 113 Distribuição Regional de Fluxo ............................................................................................................................ 113 Débito Cardíaco, Retorno Venoso e a Curva de Função Vascular ........................................................................... 114 Débito Cardíaco e Retorno Venoso ..................................................................................................................... 114 Pressão Média de Enchimento Circulatório ........................................................................................................ 116 Relação Entre as Curvas de Função Cardíaca e de Função Vascular ............................................................... 117 Controle da Pressão Arterial .................................................................................................................................... 119 Pressão Arterial ................................................................................................................................................... 119 Mecanismo Rápido (ou de Curto Prazo) .............................................................................................................. 120 Mecanismos Neuro-humorais de Regulação da Pressão Arterial ................................................................... 120 Comando dos Barorreceptores Arteriais ......................................................................................................... 123 Comando dos Quimiorreceptores Arteriais .................................................................................................... 127 Comando dos Receptores Cardiopulmonares ................................................................................................. 128 Resposta Isquêmica do Sistema Nervoso Central ...........................................................................................130 Mecanismo Lento (ou de Longo Prazo) ............................................................................................................... 131 Sistema Rim-Líquidos Corporais Para o Controle da Pressão Arterial ............................................................ 131 Sistema Renina-Angiotensina .......................................................................................................................... 133 Resumo do Sistema Integrado e Multifacetado para a Regulação da PA ........................................................... 137 Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 6 6 Introdução à Fisiologia do Sistema Cardiovascular Função • Transporte: Inclui o transporte de O2 dos pulmões aos vários tecidos e de CO2 destes de volta aos pulmões, além do transporte de nutrientes, metabólitos, vitaminas, hormônios e calor; • Homeostase: Participa do controle das concentrações internas de substâncias dissolvidas, da temperatura e do pH em valores adequados. No sistema nervoso central, desenvolve-se um endo- télio especializado, que estabelece barreiras sangue-cérebro e sangue-retina; • Defesa: Defesa contra agentes patogênicos requer a interação de leucócitos tanto com vasos san- guíneos como linfáticos. Neste caso, a produção de quimiocinas (sinalizadores químicos) e a indu- ção de moléculas de adesão, integrinas e lectinas, são de grande importância para a diapedese do leucócito através da parede vascular; • Volume: Para proteger o corpo da perda de fluidos, tanto os vasos sanguíneos como os linfáticos participam de mecanismos complexos que levam a ajustes regionais de volume e produção de substâncias. Vale lembrar que artérias seccionadas fecham-se espontaneamente, por mecanismos locais que levam à estenose e à invaginação da artéria; • Mecânica: Além do controle regional de volume, o sistema vascular apresenta funções específicas em tecidos eréteis, como corpos cavernosos e esponjoso. Anatomia Fisiológica do Coração • Pericárdio [peri, ao redor + kardia, coração]: Formado por tecido conjuntivo; sistema de mem- branas para proteção e amortecimento. ∟ Uma pequena quantidade de fluido atua como lubrificante Reduz o atrito quando o coração contrai; * Curiosidade: Infecção do pericárdio (pericardite) pode reduzir esta lubrificação a ponto de que o coração friccione contra o pericárdio, criando um som conhecido como atrito pericárdico. Pericárdio parietal: Tecido conjuntivo; protege o coração e o ancora às estruturas adjacentes. Pericárdio visceral: Contínuo com o tecido conjuntivo mais externo do coração; chamado epi- cárdio. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 7 7 • Miocárdio (músculo cardíaco): anatomica- mente semelhante ao músculo esquelético, funcionalmente semelhante ao músculo liso; compõe a maior parte do coração. Tipos celulares: (Itens abaixo conforme a imagem ao lado ) a) Miocárdio operacional: Formado por fibras cilíndricas, com núcleo central e prolongamen- tos formando um sincício. - Sincício: Células interconectadas que se exci- tam e permitem que os potenciais de ação se propaguem para todas as outras células; ∟ Síncicio atrial: Forma a parede dos dois átrios ∟ Sincício ventricular: Forma a parede dos ventrículos - Divisão em dois sincícios possibilita a contração dos átrios pouco antes da contração ventricular Importante para a eficiência do bombeamento cardíaco. b) Fibras de Purkinje: Formado por células grandes (grande calibre = rápida condução), pálidas, glicogênio, poucos filamen- tos contráteis, mitocôndrias e sistema T raro ou ausente. c e d) Células nodais: Células pequenas, ricas em glicogênio, poucos filamentos contráteis. Sistema de condução: - Nodo sinoatrial (Nodo SA): Formado por células especializa- das que funcionam como marca-passo cardíaco. ∟ Inicia o P.A que é conduzido ao longo do coração. - Nodo atrioventricular (Nodo AV): Contém células de condu- ção mais lentas que, em geral, criam um leve retardo na pro- pagação do estímulo de contração entre o átrio e o ventrículo. ∟ Retardo é importante para que os átrios contraiam pouco antes dos ventrículos; o retardo é dado pela disposição em “trama” que diminui a velocidade de condução do P.A. - Feixe atrioventricular (Feixe AV ou Feixe de His): Feixe por onde o impulso segue com grande rapidez e atinge um seg- mento que se divide em dois ramos (direito e esquerdo). - Ramos Direito e Esquerdo do Feixe de His: Impulso segue com grande rapidez em direção ao ápice do coração, acompa- nhando o septo interventricular. ∟ No ápice do coração: Cada ramo segue em direção à base do coração, desta vez seguindo a pare- de lateral de cada ventrículo. Átrio separado do ventrículo por um tecido fibroso – P.A conduzido pelo feixe A-V (de His) Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 8 8 ∟ Cada ramo emite uma grande quantidade de ramificações quando chega ao ápice, as fibras de Purkinje, que têm por finalidade otimizar a chegada dos impulsos, através da maior quantidade possível, e no mais curto espaço de tempo possível, por todo o sincício ventricular. ∟ Com a chegada dos impulsos no sincício ventricular, rapidamente e com uma grande força, ocor- re a contração de todas as suas fibras. A contração das câmaras ventriculares reduz acentuadamen- te o volume das mesmas, o que faz com que um considerável volume de sangue seja ejetado, do ventrículo direito para a artéria pulmonar e, do ventrículo esquerdo para a artéria aorta. * Importante: A transmissão do potencial de ação pelas fibras de Purkinje é muito rápida devido à grande quantidade de junções comunicantes nos discos intercalares entre as células condutoras. • Endocárdio: Fina membrana endotelial que cobre as paredes internas das cavidades cardíacas, formando conjunto de pregas nos orifícios, as válvulas cardíacas, sendo que cada unidade corres- ponde a uma valva. - As valvas cardíacas asseguram um fluxo unidirecional no coração. Valvas atrioventriculares (valvas AV) esquerda (mitral ou bicúspide) e direita (tricúspide): Evi- tam o refluxo de sangue dos ventrículos para os átrios durante as sístoles. Valvas semilunares (pulmonar e aórtica): Impedem o refluxo da aorta e das artérias pulmonares para os ventrículos durante a diástole. (Na imagem ao lado temos as valvas do ventrículo esq.) As valvas mitral e aórtica abrem e fecham passivamen- te – Fecham quando o gradiente de pressão retrógrada força o sangue de volta e se abrem quando o gradiente de pressão “para fora do coração” direciona o sangue para frente. (Ainda analisando a imagem ao lado) Músculos papilares: Estão ligados aos folhetos das val- vas AV pelas cordas tendíneas (formadas por colágeno) - Esses músculos contraem-se ao mesmo tempo que as paredes dos ventrículos, porém eles NÃO AJUDAM AS VALVAS A SE FECHAREM! ∟ Função dos músculos papilares: Puxar as extremidades das valvas em direção aos ventrículos pa- ra evitar que as valvas sejam muito abauladas (dobradas/curvadas) para trás, em direção aos átrios, durante a contração ventricular; em outras palavras, dão estabilidade as cordas tendíneas. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 9 9 ∟ Se a valva abaular muito para trás durante a sístole, poderá permitir o refluxo de sangue. Isso pode resultar em uma insuficiência cardíaca grave ou até mesmo na morte do indivíduo. Valvas pulmonar e aórtica: Funcionam de mododiferente das valvas AV. - No final da sístole (altas pressões nas artérias) Valvas são impulsionadas, dvee modo repentino, de volta à posição fechada. (*lembrar que as valvas AV são fechadas passivamente) - Possuem aberturas menores do que as valvas AV (observar imagem abaixo), por essa razão possu- em maior velocidade de ejeção. - Ao contrário das valvas AV, as valvas semilunares não possuem a cordas tendíneas! * Importante: Som das bulhas é decorrente dos fechamentos das valvas AV (1ª bulha) e semiluna- res (2ª bulha). O som das bulhas NÃO resulta do batimento do coração contra a parede torácica! Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 10 10 Musculatura Cardíaca • Musculatura dos átrios: Possuem duas camadas (conforme a imagem abaixo); Formam uma fina camada – a parede do átrio é mais escura devido ao fato de ser mais delgada (recebe a colora- ção do sangue circulante). Possuem os músculos pectinados (feixes internodais res- ponsáveis pela condução do P.A) - Possuem elevada quantidade de discos intercalados Favorece o aumento da velocidade de condução do P.A Os átrios são fracas bombas (“bomba de escorva”) e apenas auxiliam no enchimento dos ventrículos. - Cerca de 20% do sangue que chega aos ventrículos são provenientes do bombeamento promovido pelos átrios. ∟ Os 80% restantes fluem de forma contínua para os ventrículos, vindo das grandes veias para os átrios, mesmo antes da contração atrial. • Musculatura dos ventrículos: Formado por três cama- das de músculos (conforme a imagem ao lado) Bulbo- espiral (camada interna), constritora (camada interme- diária) e bulboespiral (camada externa). O arranjo espiral do músculo ventricular permite que a contração ventricular empurre o sangue do ápice do coração para cima. • Geometria dos ventrículos: (observar imagem abaixo) Ventrículo esquerdo: Esférico - No ventrículo esquerdo há predomínio de musculatura constritora. ∟ Possibilita maiores variações no raio Desenvolve maior pressão para ejetar o sangue do ventrículo para a circulação sistêmica. - Ventrículo esquerdo é uma bomba de pressão. Ventrículo direito: Semiesfera - No ventrículo direito há predomínio de musculatura bulboespiral. - Possui maior capacidade de resposta ao aumento de volume sanguíneo co- mo, por exemplo, ocorre no aumento do retorno venoso. ∟ Ventrículo direito é uma bomba de volume. *Importante: Septo (parede que separa os dois ventrículos) per- tence ao ventrículo esquerdo! Músculos pectinados Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 11 11 • As funções de cada um dos ventrículos podem ser explicadas pela Lei de Laplace: 𝑇 = 𝑃. 𝑅 ℎ {P} = Pressão; {R} = Raio do ventrículo; {h} = Espessura do ventrículo {T} = Tensão Estresse de parede quando a espessura de parede é infinitamente delgada. Tensão = força exercida em uma linha (dinas/cm) Estresse = força exercida em uma área (dinas/cm2) Tensão é o estresse promovido pelas forças que atuam sobre as paredes do ventrículo. A Lei de Laplace afirma que a tensão (estresse) de parede, em qualquer dada pressão, é aumen- tada se o raio aumentar ou vice-versa. Também se pode reduzir o estresse com o aumento da espessura da parede ventricular. - Na hipertrofia cardíaca, por exemplo, há ↑h (que equilibra o ↑P) Mantém a T constante. - A estrutura cardíaca se adapta a diferentes pressões intraventriculares; ∟ Girafa (Psistólica >300mmHg) possui ventrículo longo e de paredes espessas – adaptação. ∟Anfíbio (Psistólica baixa) possui ventrículo esférico e de paredes finas – adaptação. Cor pulmonale: É um outro tipo de adaptação ao aumento de pressão, porém, nesse caso, ocorre no ventrículo direito em decorrência de alterações nos pulmões - ↑PArt.pulm. - Ocorre hipertrofia do ventrículo direito (conforme a imagem ao lado; imagem B) ∟ Há aumento da massa do ventrículo direito devido ao au- mento de pressão - Nos estágios finais da cor pulmonale, o septo volta-se para a esquerda. Hipertrofia Cardíaca • Conceito de hipertrofia: Aumento do tamanho e do volume das células, sem aumento do núme- ro de células. As células já existentes apenas aumentam de tamanho e volume. • Benefícios: Aumento da capacidade de trabalho ventricular e redução do estresse de parede; • Pode ocorrer em resposta a: a) Aumento de demanda metabólica; b) Aumento de carga pressórica ou de volume; c) Mecanismos intrínsecos de natureza genética; • Pode ter duas origens: Hipertrofia patológica (p.e. hipertensão, valvopatias) - Aumenta o risco de ocorrência de morte súbita, arritmias ventriculares, isquemia miocárdica e disfunção ventricular; Hipertrofia fisiológica (p.e. exercício físico) - Apesar de não ser prejudicial como a patológica, também altera a estrutura muscular. ∟ O aumento da massa, por exemplo, pode aumentar o tempo de despolarização e a efetividade do coração (maior ejeção de sangue). *Importante: Hipertrofia ≠ hiperplasia Hiperplasia = aumento do número de células Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 12 12 • Desvantagem: O aumento do estroma conjuntivo com deposição de fibras colágenas, resultante da hipertrofia, contribui para redução da complacência ventricular e disfunção diastólica; Coração fica mais rígido – Dificulta o bombeamento de sangue para a circulação pulmonar e sis- têmica – Ocorre predominantemente na hipertrofia patológica. • Fatores hipertróficos: Angiotensina II, hormônios tireoidianos, peptídeo atrial natriurético, agonistas β-adrenérgicos; • Tipos de hipertrofia (Observe a Imagem abaixo – note a disposição dos sarcômeros) Hipertrofia concêntrica: Ocorre o aumento da espessura da parede (h) em resposta ao aumento de pressão (P), além da redução do raio (R) Objetivo de reduzir/minimizar o aumento do estres- se de parede (T). - Ocorre, por exemplo, em casos de hipertensão Coração precisa desenvolver maior pressão pa- ra vencer a pós-carga que encontra-se elevada. - Hipertrofia concêntrica também é conhecida como compensatória. ∟ Modificações na (P), (R) e (h) com objetivo de manter (T) normal. - Há o aumento do número de sarcômeros dispostos em paralelo (aumenta “h” – espessura) Hipertrofia excêntrica: Aumento do raio (R) do ventrículo em resposta ao aumento de volume. - Aumento do raio (R) fará com que o coração acomode mais sangue, porém essa acomodação tem como consequência a diminuição da pressão (P), dado que a parede do ventrículo dilatou e, prati- camente, não houve modificação da espessura (h) da parede do ventrículo. ∟ Esse volume acomodado provocará aumento de tensão (T) na parede do ventrículo. - Hipertrofia excêntrica também é conhecida como dilatação. - Há o aumento do número de sarcômeros dispostos em série (mantém “h” – quase normal). • Matriz cardíaca: Ligada à função contrátil e, também, à rigidez do coração. Formada por colágeno, proteoglicanos, fibronectina, elastina e glicoproteínas. • Colágeno: há 5 tipos presentes no coração: I, III, IV, V e VI ∟ Possuem 3 cadeias alfa, cujo arranjo tridimensional é estabilizado por resíduos de hidroxiprolina Funções do colágeno: a) Conexão de miócitos, mantendo alinhamento dos elementos contráteis; b) Trama mais rígida para evitar que os miócitos sejam excessivamente estirados; c) Contribuição para o estiramento passivo durante enchimento; d) Geração de uma rede para transmissão de força gerada pelos miócitos;e) Gera pressão tissular, evitando o edema; f) Contribui para o realongamento do miocárdio no início da diástole. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 13 13 Ultraestrutura do Músculo Cardíaco • Característica exclusiva do músculo cardíaco: Discos intercalares – Possuem função de conectar as células cardíacas às outras. Determinam a função sincicial – Possibilita a contração conjunta dos átrios ou ventrículos. Nos discos intercalares encontram-se três especializações juncionais principais Fáscia aderen- te (junções de aderência), desmossomos e junções abertas (gap junction). • Conexões mecânicas (Fáscia aderente e desmossomos): Função de unir as células; Evitam que as células se soltem quando se contraem. Possuem proteínas de ancoramento, como as caderinas, que auxiliam na junção entre as células. Proximidade entre as células facilita a condução elétrica Baixa resistividade elétrica. • Conexões elétricas (gap junctions – junções abertas): Possui canais iônicos (conexinas), não sele- tivos, que ligam uma célula a outra. São mediados pelo Ca2+ - Excesso de Ca2+ e H+ (em caso de acidose) Fechamento do canal. Permitem a propagação do P.A por todo o coração. Organização Básica das Células Musculares Cardíacas • Fibra muscular é formada por 300 a 700 miofibrilas. Miofibrila: Composta por filamentos grossos (formados por miosina) e finos (actina). • Interior das células musculares cardíacas contém miofibrilas circundadas pelo retículo sarcoplas- mático (RS), que é uma rede interna de membranas que regulam a [Ca2+] intracelular. RS no músculo cardíaco é menos denso e menos desenvolvido do que no músculo esquelético. Regiões terminais do RS estão ao lado do túbulo T ou logo abaixo do sarcolema (ou ambos) e desempenham papel fundamental na elevação da [Ca2+] intracelular durante um P.A. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 14 14 Essas regiões juncionais do RS são ricas em receptores de rianodina (RYRs; canais de liberação de Ca2+ do RS). - RYR é um canal de Ca2+ (Ca2+ dependen- te) Influxo de Ca2+ durante o P.A é capaz de iniciar a liberação de Ca2+ do RS do músculo cardíaco. ∟ Quantidade de Ca2+, liberada pelo RS para o citosol, é bastante superior à que entra no citosol através do sarcolema, em- bora a liberação de Ca2+ do RS não ocorra sem essa entrada do “disparador” de Ca2+. A diminuição da [Ca2+] citosólica é pro- movida pela Bomba SERCA (SarcoEndo- plasmic Reticulum Calcium ATPase) Ca2+ é armazenado no RS através do uso de ATP. (A imagem abaixo ilustra bem a integração dos componentes celulares – Em breve será abordado novamen- te a importância do Ca2+ , porém adiantamos sua aplicabilidade para facilitar a compreensão) • Mitocôndrias ocupam cerca de ⅓ do volume celular de uma fibra contrátil cardíaca, devido à grande demanda energética dessa células. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 15 15 (Na tabela abaixo temos uma visão geral das células) Propriedades Funcionais da Fibra Miocárdica Automatismo • Mecanismo intrínseco do coração. Mesmo que ele esteja fora do corpo, ainda irá funcionar devido à despolarização espontânea. Mecanismo que permite o transplante cardíaco Contração miocárdica não é proveniente do SNC, mas de células especializadas conhecidas como células autoexcitáveis (células marca-passo). • Células marca-passo: Nodo sinoatrial (NSA), nodo atrioventricular (NAV), feixe de His e fibras de Purkinje. Átrio direito possui tecidos nodais (NSA e NAV). O nodo sinoatrial é o marca-passo fisiológico! ∟ Caso o NSA pare de funcionar, o NAV assumirá a frequência de disparos e, assim, sucessivamente. • Frequência de despolarização dos tecidos nodais: NSA – ritmo sinusal (75-80 bpm). NAV – ritmo nodal (45-60 bpm). Feixe de His (15-45 bpm). Rede de Purkinje (15 bpm). * Essa frequência é denominada CRONOTROPISMO. Cronotropismo positivo (↑FC) – Ex.: Noradrenalina (NAdr) Cronotropismo negativo (↓FC) – Ex.: Acetilcolina (ACh) Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 16 16 Condutibilidade • Propriedade de propagação de estímulos. • Sequência da condução do P.A. NSA NAV Feixe de His Fibras de Pur- kinje. - No NAV ocorre o retardo nodal (P.A sofre atraso de 0,1s (100ms) devido à configuração do NAV – Células de tamanho pequeno e dispostas em rede, além do reduzido número de gap junc- tions que diminui a passagem de íons excitatórios de uma fibra condutora para a outra. ∟Tempo de despolarização total (átrios e ventrículos) de 0,06s a 0,10s. • DROMOTROPISMO é o nome dado ao que relacionamos à velocidade de condução dos P.A. Fatores que reduzem a velocidade de condução. - Hipóxia, intoxicação, inflamação, etc. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 17 17 Excitabilidade (Batmotropismo) • Capacidade de resposta a estímulos, de fora do marca-passo, que excitam o coração. Qualquer estímulo de fora do marca-passo (internos e externos ao corpo). ∟ Estímulos mecânicos (ex. pancada forte no tórax), elétricos (ex. choque elétrico), térmicos, quí- micos (ex. fármacos) etc. • Estímulos dependem de um limiar ou de um supralimiar – “Lei do tudo ou nada”. Período de excitabilidade: Período refratário relativo (PRR) – Após ⅓ do início da diástole. - Estímulos supralimiares no PRR geram uma sístole chamada “extrassístole” (sístole que foi ante- cipada – é uma arritmia! – Ritmo do marca-passo não foi alterado). - Importante: Extrassístole NÃO é uma nova sístole! Quanto mais precoce for a extrassístole, maior será a potenciação que ocorre em seguida (po- tenciação pós-extrassistólica). - Em seguida à extrassístole há o chamado repouso compensador; ∟ Como a extrassístole ocorre após ⅓ do início da diástole, o coração não consegue encher total- mente porque ela foi interrompida com a antecipação da sístole. Sendo assim, esse repouso se faz necessário para que o coração se encha novamente. Contratilidade (Inotropismo) • É a capacidade intrínseca do músculo cardíaco de gerar força, em um determinado comprimento muscular. Está relacionada com a concentração intracelular de Ca2+ Agentes inotrópicos positivos: Produzem aumento da contratilidade. Agentes inotrópicos negativos: Produzem diminuição da contratilidade. • Agentes inotrópicos positivos (observe a imagem a seguir): Glicosídios cardiotônico (digitálicos): Aumentam a força de contração pela inibição da Bomba Na+/K+ na membrana da célula miocárdica. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 18 18 - Inibição faz com que a [Na+] intracelular aumente Diminui gradiente de Na+ através da mem- brana celular. ∟ Troca de Na+/Ca2+ (mecanismo que remove o Ca2+ da célula) depende da magnitude do gradiente de Na+ e, portanto, está diminuída, produzindo aumento da [Ca2+] intracelular. Agonistas dos canais de Ca2+: Aumentam a condutância ao cálcio. - Inibidores da fosfodiesterase (PDE): Agonistas β–adrenérgicos e os ativadores da fosfoquinase-A aumentam o nível de AMPc que, entre outros efeitos, é capaz de elevar o Ca2+ intracelular. (Analisando a imagem ao lado) C: Contração controle. Influência da epinefrina: Possui efeito inotrópico positivo(aumento da força de contração) e cronotró- pico positivo (aumento da frequência) Influência do Ca2+: Possui efeito inotrópico positivo (aumento da força de contração). Influência da temperatura: Possui efeito inotrópico negativo (diminuição da força de contração) e efeito cronotrópico positivo (aumento da frequência). Influência da Acetilcolina: Possui efeito inotrópico negativo (diminuição da força de contração). Lusitropismo • Capacidade de relaxamento global do coração, quando cessada sua ativação elétrica e terminado o processo de contração, levando ao fenômeno de relaxamento diastólico; • Mecanismo também dependente de energia (Bomba SERCA – Ca2+). Transporte de íons cálcio para fora da célula e para dentro do retículo sarcoplasmático; • Alguns agentes são lusitrópicos e inotrópicos, simultaneamente; β–adrenérgicos: Lusitrópico positivo (↓[Ca2+]i) e inotrópico positivo (↑[Ca2+]i). Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 19 19 Atividade Elétrica do Coração Características Gerais • Possui grande diversidade de formas de potenciais de ação (observar imagem abaixo). Células atriais possuem potenciais de menor amplitude e duração em relação às células ventricu- lares; Células nodais: Possuem menor amplitude (cerca de 60 mV); - Apresentam potencial em rampa (potencial de repouso não estável). Canais Iônicos no Músculo Cardíaco • São proteínas integrais de membrana, inseridas na bicamada lipídica, formando poros aquosos seletivos a íons específicos e que podem abrir ou fechar em resposta a diferentes estímulos. Quando abrem: Íons que são permeáveis ao canal fluem passivamente através do poro, de acor- do com seus gradientes eletroquímicos, gerando correntes iônicas, que podem mudar a polaridade da membrana. ∟ São a base molecular dos processos de gênese e condução da atividade elétrica celular. • Abertura/fechamento do poro do canal iônico ocorre por um processo chamado “gating” e pode ser regulado por diferentes processos de sinalização: a) Mudanças no potencial elétrico da membrana, os chamados canais voltagem-dependentes; ∟ No coração: grande maioria dos canais iônicos responsáveis pela gênese e propagação da excita- ção cardíaca é do grupo de canais dependentes de voltagem. b) Ligação de um íon ou molécula a um sítio intracelular ou extracelular no canal, os chamados ca- nais ligante-dependentes; c) Estimulação mecânica, os chamados canais mecanoativados. • Também podem ser classificados de acordo com a sua seletividade (Canais de Ca2+, K+, Na+ etc.) Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 20 20 Canal de Na+ (INa) • Responsável pela excitabilidade e rápida condução do impulso elétrico no miocárdio (atrial e ven- tricular) e nos tecidos de condução elétrica (feixe de His e fibras de Purkinje). Maiores velocidades ocorrem nas fibras de Purkinje; Menores velocidades ocorrem no miocárdio atrial e ventricular. • Possui 2 poros e 3 estados de ativação (1 condutivo e 2 não condutivos). • Canal rápido de Na+ do tipo voltagem-dependente. Ativação ocorre com a despolarização. - Canal abre-se por um curto período (“canal rápido”) – menos de 1ms – e logo muda para o estado não condutor (inativado), que persiste até a membrana ser repolarizada. -90 mV – canais fechados, não inativados; -50 mV – maioria dos canais inativados; - Período refratário relativo (PRR) Uma parcela dos canais tem a inativação removida pela repo- larização; - Período refratário absoluto (PRA) Estado inativado. • Canal bloqueado pela tetrodotoxina (TTX) – “toxina do baiacu” – em concentrações micromolar. • Anestésico local (lidocaína) também atua nesse canal. No coração é utilizado para reverter arritmias dependentes de distúrbios de condução. Canais de Ca2+ (ICa) • No miocárdio são encontrados dois tipos de canais de Ca2+ Tipo L (“long lasting”– longa duração – canal do tipo lento) e tipo T (“transient” – transitório – canal do tipo rápido). Tipo L – ICa(L): Canal mais comumente expresso no coração. - Fosforilado por proteína quinase A (PKA) Aumenta o influxo de Ca2+ ∟ Desfosforilação por fosfatases reduz a corrente de entrada de Ca2+. - Bloqueadores de canais de Ca2+ atuam no canal do tipo L Agem no coração reduzindo a fre- quência cardíaca, a velocidade de condução atrioventricular e a contratilidade miocárdica. No mús- culo liso vascular arterial, causam vasodilatação e diminuição da resistência vascular periférica, que, junto com os efeitos inotrópicos e cronotrópicos negativos, tornam menor o consumo de oxigênio nomiocárdio. ∟ Di-hidropiridinas (Fármacos – nifedipina, nimodipna, nisoldipina e outras); ∟ Fenilalquilaminas (Fármacos – verapamil e D-600);. ∟ Benzodiazepina (Fármaco – diltiazem). Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 21 21 - Responsável pela fase 0 do P.A. no tecido nodal e pela fase 2 (platô) nas células atriais e ventricu- lares; - Ativado e inativado em potenciais mais negativos; ∟ Ativados em torno de -30mV a -20mv e são inativados lentamente. Tipo T – ICa(T): Abundantes nas células nodais (influenciam na gênese do P.A dos nodos) e tam- bém são encontrados, em menores quantidades, nos miócitos ventriculares e fibras de Purkinje; - Ativado em, aproximadamente, -60mV; - É completamente inativado em potenciais não tão negativos (-50mV); - Funcionalmente, os canais diferem do tipo T diferem do tipo L em relação à: ∟ Cinética (apresenta ativação e inativação mais rápidas); ∟ Farmacologia (são insensíveis à di-hidropiridinas); Canais de K+ • As correntes repolarizantes, em sua maioria, originam-se de movimento de saída de íons K+, do meio intracelular para o extracelular, através de canais de potássio. Canal IK1 – Retificador de Impulso (ou de Influxo) • Canal do tipo voltagem-dependente. • Atua na fase tardia da repolarização (fase 3) do potencial de ação e é responsável pela manuten- ção do potencial de repouso (fase 4). • Quando ocorre a despolarização o IK1 fecha. - Mantém a [K+] intracelular Contribui para a manutenção da despolarização. ∟ Motivo pelo qual é conhecido como “retificador anômalo”. • Responsável pela manutenção do potencial de repouso; Mantém a célula negativa durante o repouso. Canal Ito – Corrente Transitória de Efluxo • É um canal rápido de K+ • Responsável pela repolarização inicial (fase 1) do potencial de ação cardíaco, afetado fortemente a amplitude da corrente de Ca2+ (do tipo L) portanto, modulando o acoplamento excitação- contração e a contratilidade miocárdica. • Seu limiar de ativação é –30mV; é um canal que se ativa logo depois do canal de Na+ (INa). • É composto por 2 correntes: Ito1 – Presente no tecido cardíaco em geral. Ito2 – Abundante nas células de Purkinje. - É um antiporte de K+/Cl- (entrada Cl- de e saída de K+) Célula fica mais negativa – Corrente repo- larizante. Canal IK – Corrente de Potássio Retificador Retardado • É um canal lento de K+ • Responsável pelo final da fase 2 e pela fase 3 da repolarização do potencial de ação cardíaco. • Subdivisão: IKs (lento), IKr (rápido), IKur (ultrarrápido) *Importante: Apesar das denominações das subdivisões, ainda são canais lentos! Apenas variam a velocidade de funcionamento dentro do “grupo IK”. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 22 22 Canal IK,ACh – Corrente Ativada por Acetilcolina • Canal do tipo ligante-dependente. Acetilcolina é liberada pelo nervo vago e liga-se no receptor muscarínico (M2) no canal IK,Ach. - Ativa proteína Gi Cria uma via de efluxo de K+ • Os canais responsáveis por IK,Ach são predominantemente expressos no nodo sinoatrial, nodo atri- oventricular e nas células atriais; quando ativados, permitem o efluxo de K+, resultando na hiperpo- larização da membrana e na diminuição da frequência cardíaca e da velocidade de propagação do potencial de ação no NSA e NAV. Diminui a duração do P.A, reduzindo o platô a um mínimo. Canal IK,ATP – Corrente Ativada por ATP • Canal do tipo ligante-dependente. • São expressos no sarcolema e na membrana interna das mitocôndrias. • Canal inibido por ATP em nível intracelular fisiológico. Queda do nível de ATP Abertura do canal Hiperpolariza o miocárdio para poupar energia. - Ocorre a diminuição da força de contração (diminuição do gasto energético). Potenciais Rápidos • Característico do miocárdio de trabalho atrial e ventricular e também do feixe de His e das fibras de Purkinje. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 23 23 (Preste atenção nas imagens, pois elas facilitarão a compreender o que está acontecendo na célula) • Fase 0: Despolarização Principal corrente despolarizante é a de Na+ voltagem-dependente – INa. - Quando a onda de despolarização entra na célula contrátil através das junções comunicantes, o potencial de membrana torna-se mais positivo. - INa se abre Permite entrada de Na+ na célula Rápida despolarização. - Potencial atinge em torno de +20 mV antes de os canais de Na+ se fecharem. • Fase 1: Repolarização inicial (é muito breve). Quando os canais de Na+ se fecham, a célula começa a repolarizar à medida que o K+ deixa a célula pelos canais de K+ abertos. - Interior da célula fica positivo (devido entrada de Na+) Abertura do canal de K+ transitório de efluxo (Ito1) – Ativado por despolarização; Fibras de Purkinje – Ocorre uma corrente repolarizante na fase 1 através de um canal de Cl- (Ito2). • Fase 2: Platô. Correntes despolarizantes = correntes repolarizantes. - Despolarizantes (influxo de Na+ e Ca2+) e repolarizantes (efluxo de K+ e influxo de Cl-) ∟ São pequenas e de amplitudes praticamente iguais (a soma das condutâncias ao Na+ e Ca2+ prati- camente se iguala à soma das condutâncias ao K+ e Cl-). - Fluxo efetivo de cargas na fase 2 é muito pequeno. Início das correntes despolarizantes ocorre com a abertura dos canais de Ca2+ tipo L (ICa,L) e inati- vação de canais de Na+ (INa), além da corrente de influxo (despolarizante) carreada pelo antiporte Na+/Ca2+. Canal IK1 (canal repolarizante) fecha após a despolarização da fase 0 e permanece fechado du- rante o platô Diminui corrente de efluxo (repolarizante) mantendo a membrana despolarizada. Lembrando que a repolarização inicial é muito breve e, como consequência disso, o P.A se acha- ta e forma um platô como resultado de dois eventos: - Diminuição da permeabilidade ao K+ e aumento da permeabilidade ao Ca2+ Canais de Ca2+ controlados por voltagem ativados pela despolarização foram abertos lentamente durante as fases 0 e 1. - Quando finalmente se abrem Entrada de Ca2+ na célula. - Simultaneamente, alguns canais rápidos de K+ fecham-se. Esse Ca2+ é o responsável pela função contrátil; logo, somente a partir da fase 2 que haverá con- tração do músculo cardíaco. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 24 24 - Combinação da entrada de Ca2+ na célula e da diminuição da saída de K+ Horizontalização do P.A formando um platô. Quando ocorre Inativação de Ito1 temos um efeito repolarizante Ação da bomba Na+/K+ (2K+ para dentro da célula e 3Na+ para fora). • Fase 3: Repolarização rápida. Quando os canais de Ca2+ se fecham e a permeabilidade ao K+ aumenta novamente Término do platô. Canais de lentos de K+ (Canais retificadores retardados – IK) são ativados pela despolarização (voltagem-dependentes), mas são abertos lentamente. - Repolarização resultante da abertura contribui para a ativação do IK1. Canal IK1 (estava desativado na fase 2) volta a ser ativado; - K+ sai rapidamente e a célula retorna para seu potencial de repouso (fase 4). * Fase 3 é um dos determinantes da duração do P.A. • Fase 4: Potencial de membrana em repouso. Atuação do canal IK1 (retificador de influxo) Atua na manutenção do estado de repouso. Potencial de repouso com valor próximo ao potencial de equilíbrio do K+ (-90mV). Período Refratário • Miocárdio apresenta o fenômeno da refratariedade Relacio- na-se com a inativação dos canais iônicos (INa) responsáveis pela despolarização do P.A. • Período refratário absoluto (PRA): Período em que as células se encontram durante a maior parte do P.A. Não podem ser estimuladas a dispararem outro P.A; Canal de Na+ (INa) encontra-se no estado inativado. • Período refratário efetivo (PRE): Intervalo de tempo mínimo necessário para que dois P.A propa- gados, sucessivos, possam ser estimulados com estímulo de intensidade limiar. Canal de Na+ (INa) está no estado de inativo NÃO pode ser aberto por aumento de voltagem (limiar ou supralimiar). Evita a contração prolongada e tetânica do músculo cardíaco. Importante: Canais de K+ atuam em conjunto na fase 3! Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 25 25 • Período refratário relativo (PRR): Período em que um estímulo com intensidade supralimiar é capaz de estimular um segundo potencial de ação. Na fase 3, a medida em que a célula se repolariza, os canais INa inativados começam a transição para o estado de repouso Outro P.A pode ser gerado. - Esse segundo P.A só será disparado após a ocorrência de, aproximadamente, metade da repolari- zação do primeiro potencial. Potenciais Lentos • Ocorrem nos nodos sinoatrial (NSA) e atrioventricular (AV). Possuem potencial de repouso instável Não ficam em repouso; - Garante que o processo seja contínuo Função marca-passo. • Fase 0: Despolarização Mediada por canais lentos de Ca2+ (ICa,L). - Em razão de ser um canal lento, a propagação dos P.A nos dois nodos também é mais lenta (apro- ximadamente 0,05m/s). • Fase 1: Não está presente no potencial lento. • Fase 2: Não está presente no potencial lento. • Fase 3: Repolarização Diretamente relacionada com o canal lento de K+ (IK) – subunidades IKs e IKr Influxo de K+ - IKs possui lenta inativação Ainda estão abertos na despolarização diastólica (fase 4). • Fase 4: despolarização diastólica Ativação dos canais funny (If) – Influxo de Na+ e efluxo de K+ Ativação canais rápidos de Ca2+ (ICa,T) – Influxo de Ca2+ IMPORTANTE Canal “Funny” (If) – Chamado assim devido ao seu comportamento não usual (“engraçado”) – Canais semelhantes ao ‘funny’ são encontrados em neurônios. Canal do tipo voltagem-dependente e ligante-dependente. Ativado pela hiperpolarização – Abre-se em potenciais negativos (-60mV). - Possui permeabilidade ao Na+ e ao K+ Entrada de Na+ na célula é superior à saída de K+. ∟ Promove uma lenta despolarização das células autoexcitáveis. ∟ À medida que o potencial de membrana torna-se positivo, os canais If vão se fechando. Estimulado pela ativação simpática e por agentes β-adrenérgicos. Suprimido por estimulação vagal (ACh). If e ICa,T se opõe ao efeito repolarizante doIKs Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 26 26 - ICa,T: Principal gênese do potencial marca-passo (são encontrados em maior densidade no NSA) ∟ Ativação em –60 mV Leva à despolarização adicional, na fase 0, abrindo os canais lentos de Ca2+ (ICa,L). (Observe a imagem abaixo, ela descreve resumidamente o que foi explicado acima) Modulação das Células Autoexcitáveis • Modulação feita pelo Sistema Nervoso Autônomo Divisões simpática e parassimpática possuem terminações nervosas no nodo sinoatrial; - Podem modificar a frequência cardíaca. • Estímulo parassimpático: Diminui a frequência cardíaca. Chegam ao coração através do nervo vago (NC X). Liberam o neurotransmissor acetilcolina (ACh) nas células do NSA. ACh aumenta a permeabilidade da membrana em repouso ao K+ e diminui a permeabilidade diastólica ao Na+ (canal If tem sua atividade diminuída) Hiperpolarização. Processo de sinalização: a) ACh liga-se aos receptores muscarínicos (M2) na membrana do NSA que estão ligados a proteínas G inibitórias (Gi). b) Ativação Gi Aumento da permeabilidade ao K+ (resultado da abertura aumentada dos canais IK,ACh ) e inibição da adenilato-ciclase, levando a uma redução da [AMPc] Reduz a atividade do canal “funny” (If). • Estímulo simpático: Aumento da frequência cardíaca. Nervos simpáticos liberam noradrenalina (NAdr). NAdr aumenta as correntes de influxo de Ca2+ (If) e Ca2+ durante o intervalo diastólico. Processo de sinalização: a) Interação da NAdr com os receptores β-adrenérgicos na membrana do NSA que são ligadas por Proteínas G estimulatórias (Gs). b) Ativação Gs Aumenta a adenilato-ciclase, levando ao aumento da [AMPc] Aumenta a ativi- dade do canal “funny” (If). Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 27 27 * Relembrando dromotropismo e cronotropismo. ↑Atividade simpática: cronotropismo positivo (aumenta a FC) dromotropismo positivo (aumenta a velocidade de condução do P.A) ↑Atividade parassimpática: cronotropismo negativo (diminui a FC) dromotropismo negativo (diminui a velocidade de condução do P.A) Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 28 28 Sequência de Ativação Cardíaca • Ativação atrial: Potencial de ação inicia no Nodo SA com a despolarização dos átrios (AD e AE). P.A percorre do Nodo SA até o Nodo AV pelos feixes interatriais (feixes internodais). Propagação ocorre com uma velocidade média de 0,5 m/s - Velocidade no Nodo SA é de 0,05m/s. ∟ Possui poucos gap junctions – Dificulta a passagem de íons excitatórios. O mesmo acontece com o Nodo AV. - Velocidade nos feixes internodais é de 1m/s. O tempo de propagação é de 90 a 100ms até chegar ao Nodo AV. • Retardo nodal : Potencial leva de 60 a 120ms para percor- rer o nodo AV e chegar ao ventrículo O Nodo AV possui uma velocidade baixa de condução (0,05m/s), além do tamanho pequenos das células e de uma disposição em “trama” (conforme a porção penetrante do feixe A-V, na imagem ao lado ). Durante o tempo de retardo os átrios despolarizam e, consequentemente, se contraem. • Ativação septal: Septo e regiões mais anteriores da base despolarizam primeiro. Após passarem pelo nodo AV, o potencial de ação segue pelo feixe A-V (feixe de His) através do septo ventricular (em condições fisiológicas é único caminho de condução para o ventrículo!) - Tecido fibroso atrioventricular NÃO permite a condução de potenciais por outros locais. Velocidade de condução de 1m/s. Feixe de His: Possui duas características importantes; a) Possui transmissão unidirecional – Impede a reentra- da de impulsos cardíacos por essa via, dos ventrículos para os átrios, permitindo apenas condução anterógrada dos átrios para os ventrículos. b) Possui uma capa fibrosa – Impede que a despolariza- ção ocorra, inicialmente, na base. - As ramificações do feixe de His possibilitam a despolari- zação. ∟ Essas ramificações iniciam na região do septo, logo, a região septal é a primeira a despolarizar totalmente. ∟ Algumas regiões anteriores da base, próximas ao sep- to, também podem despolarizar. No entanto, não ocorre a despolarização total da base. Fibras de Purkinje: Ramificações do feixe de His na região apical. Possuem elevada permeabilidade nas gap junctions – facilita a passagem de íons excitatórios, o que garante elevada velocidade de condução (cerca de 4m/s!). Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 29 29 • Ativação do ápice: Ocorre no sentido do endocárdio para o epicárdio; Despolarização ocorre primeiro no ápice, em relação a base, devido ao sentido de contração. • Ativação da base: As últimas regiões a se despolarizarem são as da base do ventrículo esquerdo. • Repolarização atrial: Inicia de 150 a 200ms após sua despolarização, começando pelas regiões mais próximas ao nodo SA – Na mesma sequência da despolarização. Fenômeno mais lento que despolarização. • Repolarização ventricular: As últimas regiões dos ventrículos a despolarizarem são as primeiras a repolarizarem, ou seja, do epicárdio para o endocárdio. Motivos: a) P.A das fibras do endocárdio tem maior platô do que no epicárdio (principalmente por causa do sistema His-Purkinje) - Fase 2 do epicárdio é menor Repolariza mais rápido. b) Fluxo sanguíneo nas artérias coronárias subendocárdicas são reduzidas em função do aumento do estresse de parede durante a sístole. - Estresse de parede comprime as coronárias subendocárdicas de menor calibre. ∟Dificulta a repolarização do endocárdio em razão de não haver trocar iônicas suficientes devido ao pouco suprimento de nutrientes e oxigênio. Sequência de ativação cardíaca: Despolarização dos átrios direito e esquerdo. Nodo SA Feixes internodais Nodo AV (retardo nodal) Despolarização ventricular – septo, ápice e bases do ventrículo direto e esquerdo Feixe de His Ramos direito e esquerdo do feixe de His Fibras de Purkinje Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 30 30 * O que foi estudado até agora nos permite associar os tipos de potenciais de ação (rápidos e len- tos) com a sequência de ativação cardíaca e aplica-los ao próximo tópico (ECG). É importante ressaltar: - P.A. é um evento elétrico em uma única célula, registrado por um eletrodo intracelular. - ECG é um registro extracelular que representa a soma de múl- tiplos potenciais de ação ocor- rendo em muitas células muscu- lares cardíacas. Associação da sequência de ativação cardíaca com o ECG Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 31 31 Eletrocardiograma – ECG Introdução • Walter Einthoven – Pai do ECG moderno. Criou as ondas P,QRS, T e as derivações I,II,III – Derivações obtidas no Triângulo de Einthoven. Registro do primeiro ECG a partir de um galvanômetro de corda. • Nobel de Medicina e Fisiologia (1924). * Triângulo de Einthoven - São colocados eletrodos nos braços e na perna esquerda. ∟ Perna direita é conectada ao aterramentocom o objetivo de manter o ECG livre de ruí- dos que podem atrapalhar a interpretação. Derivações Plano Frontal • Derivações bipolares dos membros: Derivações definidas por Einthoven (Observe a imagem ao lado). ∟ Chamada de bipolares porque o registro é feito com dois eletrodos posicionados em lados diferentes do coração. Derivação I: Terminal negativo do eletrocardiógrafo co- nectado ao braço direito e o positivo ao esquerdo. Derivação II: Terminal negativo do eletrocardiógrafo co- nectado ao braço direito e o positivo à perna esquerda. Derivação III: Terminal negativo do eletrocardiógrafo co- nectado ao braço esquerdo e o positivo à perna esquerda. • Derivações unipolares dos membros: São aumentadas – aVR, aVL e aVF. Chamadas de unipolares porque o potencial captado pelo eletrodo explo- rador é igual à variação absoluta do po- tencial elétrico daquele local O eletrodo explorador, ligado ao bra- ço direito (em aVR), ao braço esquerdo (em aVL) e à perna esquerda (em aVF), é sempre lido contra um ponto de potencial nulo, denomina- do Central Terminal de Goldberger (CTG). Os eixos elétricos das derivações unipolares dos membros são defini- dos por linhas imaginárias que ligam o membro onde se situa o eletrodo e o coração – Centro do triângulo de Einthoven. (figura ao lado ) Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 32 32 • Círculo de Einthoven: Utilizado para representar as seis derivações do plano frontal. Ângulos do circulo divididos em positivos (parte de baixo) e negati- vos (parte de cima). Dividido em quatro quadrantes Plano Horizontal • Derivações unipolares precordiais: numeradas de V1 a V6 Registram grandes amplitudes. V1 está localizado no 4º espaço intercostal direito V2 está localizado no 4º espaço intercostal esquerdo V3 está localizado no ponto médio entre V2 e V4 V4 está localizado no 5º espaço intercostal sobre a linha hemiclavicular V5 está localizado no 5º espaço intercostal sobre a linha axilar anterior V6 está localizado no 5º espaço intercostal sobre a linha axilar média *Observação: V1 é o único eletrólito posicionado ao lado direito do esterno. Registro • Calibração: O aparelho faz uma onda quadrada de 1 mV – 10 quadradinhos pequenos (2 grandes). É encontrada no início do ECG. • Velocidade de 25 mm/s e amplificação de 1 mV/cm. • Marcações no papel: Horizontal (tempo ou duração) – Quadrado pequeno = 0,04s; Quadrado grande = 0,2s. Vertical (intensidade) – Quadrado pequeno = 0,1mV; Quadrado grande = 0,5mV. Quadrante I – 0º até +90º Quadrante II – +90º até ±180º Quadrante III – ±180º até -90º Quadrante IV – -90º até 0º Normalmente negativas Estão próximas da base Normalmente positivas Estão próximas do ápice Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 33 33 *Importante: Segmento do Eletrocardiograma: Linha (normalmente isoelétrica) que une uma onda com outra onda, sem incluir qualquer deles. Intervalo do Eletrocardiograma: Porção do ECG que inclui um segmento e uma ou mais ondas. • Onda P: Representa a despolarização atrial. • Intervalo PR: Intervalo entre o início da onda P e o início da onda Q (despolarização inicial do ven- trículo). Varia com a velocidade de condução através do nó atrioventricular (AV). - Se a condução no nó AV diminuir (como no bloqueio atrioventricular), o intervalo PR aumenta. - É diminuído (i. e., a velocidade de condução através do nó AV é aumentada) pela estimulação do sistema nervoso simpático. - É aumentado (i. e., a velocidade de condução através do nó AV é diminuída) pela estimulação do sistema nervoso parassimpático. • Segmento PR (retardo nodal): É o segmento desde o início da onda P até o início da onda Q ou onda R. • Complexo QRS: Representa a despolarização dos ventrículos. • Intervalo QT: É o intervalo entre o início da onda Q e o final da onda T Representa todo o período de despolarização e repolarização dos ventrículo. • Segmento ST (platô): É o segmento desde o final da onda S até o início da onda T. É isoelétrico. Representa o período durante o qual os ventrículos estão despolarizados. • Onda T: Representa a repolarização ventricular. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 34 34 Representação Vetorial • Vetores: Representam a direção MÉDIA do fluxo da corrente (despolarização e repolarização). Vetor tem INTENSIDADE, DIREÇÃO e SENTIDO. Somente haverá uma representação vetorial quando ocorrer diferença de potencial. - Sem diferença de potencial = Sem vetor! - Aumento da diferença de potencial leva ao au- mento do tamanho do vetor (imagem ao lado). Pode-se representar um dipólo por um vetor que, por convenção, é negativo na “cauda” e posi- tivo na “cabeça” • Os segmentos do ECG são isoelétricos. Não possuem diferença de potencial pois estão totalmente polarizados, despolarizados ou repola- rizados. Não apresentam ondas no ECG. • Qualquer derivação que “veja” a onda de despolarização se movendo em sua direção (cabeça do vetor) irá registrar uma onda positiva no ECG. “Olhar” a cauda do vetor irá registrar uma onda negativa no ECG. • Tamanho do vetor depende da posição do eletrodo explorador: Se estiver em paralelo ao dipólo terá projeção máxima. Se estiver perpendicular (90º) ao dipólo terá projeção mínima ou zero – Onda isodifásica. Veja a imagem abaixo Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 35 35 Projeção Vetorial - Passo a passo Com as informações anteriores é possível interpretar um ECG e projetar os vetores das derivações frontais. Para isso, é necessário decorar o Círculo de Einthoven e saber identificar as ondas difásicas no ECG. Analisaremos o ECG abaixo: Passo a passo: 1) Identificar em qual derivação temos uma onda isodifásica (ou mais próxima de ser isodifásica); Lembrando que a onda isodifásica é resultado de um vetor que se encontra perpendicular (for- ma ângulo 90º) com o vetor resultante No caso do exemplo acima é a derivação aVR. - Em alguns ECG’s não há onda isodifásica, porém utilizamos a onda difásica (caso exista mais de uma) que “mais se aproxima” de uma isodifásica. 2) Agora que já sabemos que existe um vetor que se encontra à 90º do vetor resultante, precisa- mos analisar as outras derivações para determinar em qual quadrante esse vetor resultante pode estar localizado. Observe no Círculo de Einthoven que a derivação que forma 90º com aVR é D-III, porém só com essa informação ainda não conseguimos determinar qual quadrante está (D-III à -60º ou à +120º). - Para descobrir onde o vetor resultante estará, precisamos voltar ao ECG. No ECG do exemplo, podemos observar que D-III tem onda positiva. Sen- do assim, o vetor resultante estará a +120º. 3) Projetando as informações (imagem ao lado): Em verde temos aVR (perpendicular ao vetor resul- tante) – forma onda isodifásica. Em preto (sobre D-III) temos o vetor resultante. - D-III tem projeção máxima (paralelo ao resultante). As demais projeções são ‘rebatidas’ (linhas finas da imagem ao lado) a partir da “cabeça” do vetor resul- tante. - Esses rebatimentos permitem conferir se os vetores das derivações estão coerentes com as ondas apre- sentadas no ECG. Danilo Fernando FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR ATM 21/1 36
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