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FISIOLOGIA - SISTEMA CARDIOVASCULAR Sistema cardiovascular: O sistema cardiovascular é composto por uma série de tubos (vasos sanguíneos) preenchidos por um fluido (sangue) e conectados a uma bomba (coração). É considerado um sistema tubular fechado, visto que, o sangue circula dentro dos vasos sanguíneos, bombeado por contrações rítmicas do coração. É responsável pelo percurso do sangue bombeado através de todo o organismo, que é feito em aproximadamente 45 segundos em repouso. Funções: Transporte de nutrientes, hormônios e gases Termorregulação Intercâmbio de materiais Defesa do organismo Coagulação do sangue Eliminação de resíduos metabólicos Coração: É um órgão muscular oco. Possui o tamanho aproximado de um punho fechado e sua massa é, em média, de 250g nas mulheres adultas, e 300g nos homens adultos. O coração consiste em duas bombas separadas: a bomba direita e a bomba esquerda. Cada um desses corações separados, por sua vez, é uma bomba pulsátil de duas câmaras, composta por um átrio e um ventrículo. O átrio funciona principalmente como uma bomba fraca, que auxilia a impulsionar o sangue para o ventrículo. O átrio direito constitui a porção superior direita do coração. Recebe sangue de todos os tecidos, exceto dos pulmões. Desembocam no átrio direito: as veias cavas superior e inferior, que trazem o sangue das porções superiores e inferiores do corpo. O átrio esquerdo constitui a porção superior esquerda do coração. Recebe as quatro veias pulmonares que drenam o sangue oxigenado dos pulmões. Os ventrículos constituem as porções inferiores do coração. Fornecem a principal força para propelir o sangue através das circulações pulmonares (ventrículo direito) e periféricas (ventrículo esquerdo). Também no coração existem dois tipos de válvulas: as valvas atrioventriculares (A-V), localizadas entre os átrios e os ventrículos (tricúspide no lado direito e mitral, no esquerdo) e as valvas semilunares (pulmonar - localizada entre o ventrículo e a artéria pulmonar e a aórtica – localizada entre o ventrículo e a aorta). Através de movimentos involuntários, que são produzidos por impulsos elétricos (contração) apresenta um ritmo normal de 70 a 80 batidas por minuto. Assim, ele chega a dar mais de 110 000 batimentos por dia, bombeando aproximadamente 5L de sangue por minuto ou 7.500 litros por dia. Ciclo cardíaco: Para isso o coração apresenta um ciclo cardíaco que consiste em um período de relaxamento denominado diástole, durante o qual o coração se enche de sangue, seguido por um período de contração denominado sístole. Cada ciclo começa pela geração espontânea de um potencial de ação do nó sinoatrial. O nó sinoatrial, pequena massa de células musculares cardíacas especializadas, está localizado na parede lateral superior do átrio direito, próximo à abertura da veia cava superior. Sob condições de repouso, as células do nó sinoatrial, que apresentam uma grande permeabilidade aos íons sódio se despolarizam, espontaneamente, sem qualquer estímulo externo, e geram um potencial de ação aproximadamente a cada 0,8 segundos resultando no processo de contração celular. Devido às células musculares cardíacas adjacentes estarem firmemente aderidas entre si, através dos discos intercalares que as separam, o potencial de ação pode ser transmitido de uma célula cardíaca para a outra, determinando assim, a contração de cada célula muscular. Outras regiões do miocárdio também podem sofrer esta despolarização espontânea e gerarem potencial de ação. No entanto, elas o fazem com um potencial de ação bem menor que o do sinoatrial (átrio – 40 a 60 batimentos/minuto, ventrículos – 20 batimentos/minuto). Como resultado, impulsos do nó sinoatrial se propagam para essas áreas e as estimulam mais frequentemente, de tal modo que elas não chegam a gerar seu próprio potencial de ação. Desta forma, a velocidade de descarga do nó sinoatrial determina o ritmo para todo o coração, e é por esta razão que o nó sinoatrial é denominado o marca-passo do coração. Após o início do potencial de ação no nodo sinusal, este se propaga rapidamente através de ambos os átrios, determinando sua contração. Entretanto, o esqueleto fibroso situado entre os átrios e os ventrículos não se despolariza. Com isso, o impulso chega aos ventrículos por meio de um sistema condutor especializado. O sistema condutor é formado: pelo nó atrioventricular, localizado na região de transição entre o átrio e o ventrículo fascículo atrioventricular, feixe de células musculares especializadas que penetra no septo interventricular, e se divide em ramo direito e ramo esquerdo, que descem em direção ao ápice ramos subendocárdicos (fibras de Purkinje), pequenos grupos de células condutoras terminais, que se destacam dos ramos direito e esquerdo e terminam na musculatura cardíaca dos ventrículos. Após um período de aproximadamente 0,10 segundos, o nó atrioventricular se despolariza e o potencial de ação passa por ele em direção aos ramos direito e esquerdo, e atinge as células das paredes ventriculares. A velocidade de transmissão do potencial de ação é muito mais rápida através das fibras musculares especializadas em comparação com as células que existem nos átrios. Desta maneira, todo o miocárdio dos ventrículos se contrai quase que imediatamente a despolarização do nó atrioventricular. Entretanto, o retardo na despolarização do nó atrioventricular, permite aos átrios se contraírem antes dos ventrículos e, assim, bombear sangue para os ventrículos antes da potente contração ventricular. Assim, os átrios atuam como bomba de reforço para os ventrículos, e estes por sua vez, fornecem a principal fonte de força para movimentar o sangue através do sistema vascular. Vasos sanguíneos: Circulação através do coração: O sistema circulatório compreende além do coração, de dois circuitos fechados: o circuito pulmonar e o circuito sistêmico. Pequena circulação: Através das 2 veias cavas (inferior e superior) o sangue, venoso, chega ao coração proveniente da grande circulação sistêmica. O coração recebe este sangue através do átrio direito. Do átrio direito o sangue, rapidamente, vai passando ao ventrículo direito. Logo em seguida, com a sístole ventricular uma boa quantidade de sangue venoso do ventrículo direito é ejetada para a artéria pulmonar. Da artéria pulmonar, o sangue segue para uma grande rede de capilares pulmonares. Ao passar através dos capilares pulmonares o sangue deixa o gás carbônico e recebe oxigênio. Este sangue volta então, mais rico em oxigênio, ao coração. Através das veias pulmonares o sangue atinge o átrio esquerdo e vai rapidamente passando ao ventrículo esquerdo. Grande circulação: Com uma nova sístole ventricular, o sangue é ejetado do ventrículo esquerdo para a artéria aorta e desta será distribuído, por uma enorme rede vascular, por toda a circulação sistêmica. Após deixar uma boa quantidade de oxigênio nos tecidos, o sangue retorna mais pobre em oxigênio, é coletado pelas grandes e calibrosas veias cavas, por onde retorna ao coração, no átrio direito. De modo geral, dizemos que através do circuito pulmonar a bomba do lado direito do coração recebe o sangue pobre em oxigênio que vem dos vasos do corpo e o envia aos pulmões para ser oxigenado. Já a bomba do lado esquerdo do coração, recebe o sangue recentemente oxigenado nos pulmões e o envia para o corpo – isto é, através do circuito sistêmico. Também é importante destacar, que o lado direito e o lado esquerdo do coração trabalham de forma similar, ou seja, quando dos batimentos cardíacos, ambos os átrios se contraem, e em seguida, ambos os ventrículos. Assim, ao mesmo tempo em que o sangue das veias cavas superior e inferior se desloca através do átrio direito para o ventrículo direito, o sangue das veias pulmonares se desloca do átrio esquerdo para o ventrículo esquerdo. Função dos átrios como bomba de reforço: O sangue normalmente flui continuamente das grandes veias para os átrios; aproximadamente 75% do sangue fluem diretamente dos átrios para osventrículos antes mesmo que os átrios se contraiam. Então, a contração atrial normalmente faz com que ocorra um enchimento adicional dos ventrículos, de cerca de 25%. Os átrios funcionam basicamente como bombas de reforço que aumentam a eficiência do bombeamento ventricular por até 25%. Assim, a contração dos átrios não é essencial no deslocamento do sangue para o interior dos ventrículos. De fato, se o átrio falhar em sua função, o ventrículo poderá assim mesmo bombear considerável quantidade de sangue. Eventos mecânicos do ciclo cardíaco: Enchimento dos átrios e ventrículos: Tão logo termine a sístole no ventrículo e as pressões ventriculares retornem aos seus baixos valores diastólicos o sangue flui rapidamente dos átrios para os ventrículos. Assim, durante a diástole grande quantidade de sangue se acumula nos átrios e ventrículos devido a abertura das válvulas A-V. Esvaziamento dos átrios: O aumento moderado das pressões nos átrios decorrente da contração imediatamente força a passagem de uma quantidade adicional de sangue para os ventrículos. Esvaziamento dos ventrículos: Após o início da contração ventricular, a pressão ventricular aumenta abruptamente, provocando o fechamento das valvas A-V. A partir desse momento, é necessário que um tempo adicional de 0.02 a 0.03 segundos para que o ventrículo acumule pressão suficiente para abrir as válvulas semilunares (aórtica e pulmonar). Período de ejeção: O sangue somente sairá dos ventrículos para a aorta e artéria pulmonar se a pressão do ventrículo esquerdo se elevar um pouco acima de 80mmHg e a pressão do ventrículo direito um pouco acima de 8mmHg. Volumes cardíacos: Um jovem saudável, em repouso, apresenta aproximadamente os seguintes volumes de sangue nas câmaras ventriculares: Volume Diastólico Final: (o volume de sangue que se encontra em cada câmara ventricular ao final de uma diástole): 120 a 130 ml. Volume Sistólico Final: (o volume de sangue que se encontra em cada câmara ventricular ao final de uma sístole): 50 a 60 ml. Débito Sistólico: (o volume de sangue ejetado por cada câmara ventricular durante uma sístole): 70 ml. Se, durante 1 minuto, um adulto normal em repouso apresenta aproximadamente 70 ciclos (sístoles e diástoles) cardíacos e se, a cada ciclo, aproximadamente 70 ml. de sangue são ejetados numa sístole, podemos concluir que, durante 1 minuto, aproximadamente 5 litros (70 x 70 ml.) de sangue são ejetados por cada ventrículo a cada minuto. O volume de sangue ejetado por cada ventrículo a cada minuto é denominado Débito Cardíaco (DC). Regulação da atividade cardíaca: Controle intrínseco: Ao receber maior volume de sangue proveniente do retorno venoso, as fibras musculares cardíacas se tornam mais distendidas devido ao maior enchimento de suas câmaras. Isso faz com que, ao se contraírem durante a sístole, o fazem com uma maior força. Uma maior força de contração, consequentemente, aumenta o volume de sangue ejetado a cada sístole (Volume Sistólico). Aumentando o volume sistólico aumenta também, como consequência, o Débito Cardíaco (DC = VS x FC). Ao receber maior volume de sangue proveniente do retorno venoso, as fibras musculares cardíacas se tornam mais distendidas devido ao maior enchimento de suas câmaras, inclusive as fibras de Purkinje. As fibras de Purkinje, mais distendidas, tornam-se mais excitáveis. A maior excitabilidade das mesmas acaba acarretando uma maior frequência de descarga rítmica na despolarização espontânea de tais fibras. Como conseqüência, um aumento na frequência cardíaca se verifica. O aumento na frequência cardíaca faz com que ocorra também um aumento no Débito Cardíaco (DC = VS X FC). Controle extrínseco: Sistema Nervoso Autônomo, de forma automática e independendo de nossa vontade consciente, exerce influência no funcionamento de diversos tecidos do nosso corpo através dos mediadores químicos liberados pelas terminações de seus 2 tipos de fibras: Simpáticas e Parassimpáticas. As fibras simpáticas, na sua quase totalidade, liberam noradrenalina. Ao mesmo tempo, fazendo também parte do Sistema Nervoso Autônomo Simpático, a medula das glândulas Supra Renais libera uma considerável quantidade de adrenalina na circulação. Um predomínio da atividade simpática do SNA provoca, no coração, um significativo aumento tanto na frequência cardíaca como também na força de contração. Como consequência ocorre um considerável aumento no débito cardíaco. As fibras parassimpática, todas, liberam um outro mediador químico em suas terminações: acetilcolina. Um predomínio da atividade parassimpática do SNA, com a liberação de acetilcolina pelas suas terminações nervosas, provoca um efeito oposto no coração: redução na frequência cardíaca e redução na força de contração. Como consequência, redução considerável no débito cardíaco. Hemodinâmica: Durante todo o tempo o sangue flui, constantemente, por uma vasta rede vascular por todos os nossos tecidos. Define-se como fluxo sanguíneo a quantidade de sangue que flui por um vaso sanguíneo ou por um grupo de vasos sanguíneos em determinado período de tempo. O coração bombeia continuamente, a cada sístole, um certo volume de sangue para nossas artérias. O sangue encontra uma certa resistência ao fluxo, proporcionada em grande parte pelo próprio atrito das moléculas e células sanguíneas contra a parede de um longo caminho encontrado a frente através de nossos vasos sanguíneos, de variados diâmetros e numerosas ramificações. Dois importantes fatores que determinam o fluxo num vaso pode ser demonstrado pela seguinte fórmula: FLUXO = PRESSÃO / RESISTÊNCIA Diante disso podemos concluir que, aumentando a pressão, o fluxo aumenta; aumentando a resistência, o fluxo diminui. A resistência ao fluxo, por sua vez, depende de diversos outros fatores: Comprimento do Vaso: Quanto mais longo o caminho a ser percorrido pelo sangue num tecido, maior será a resistência oferecida ao fluxo. Portanto, quanto maior for o comprimento de um vaso, maior será a resistência ao fluxo sanguíneo através do próprio vaso. Diâmetro do Vaso: Vasos de diferentes diâmetros também oferecem diferentes resistências ao fluxo através dos mesmos. Pequenas variações no diâmetro de um vaso proporcionam grandes variações na resistência ao fluxo e, consequentemente, grandes variações no fluxo. Se um determinado vaso aumenta 2 vezes seu diâmetro, através de uma vasodilatação, a resistência ao fluxo sanguíneo através do mesmo vaso (desde que as demais condições permaneçam inalteradas) reduz 16 vezes e o fluxo, consequentemente, aumenta 16 vezes. Existem situações em que um vaso chega a aumentar em 4 vezes seu próprio diâmetro. Isso é suficiente para aumentar o fluxo em 256 vezes. Podemos concluir então que a resistência oferecida ao fluxo sanguíneo através de um vaso é inversamente proporcional à variação do diâmetro deste mesmo vaso, elevada à quarta potência. Viscosidade do Sangue: O sangue apresenta uma viscosidade aproximadamente 3 vezes maior do que a da água. Portanto, existe cerca de 3 vezes mais resistência ao fluxo do sangue do que ao fluxo da água através de um vaso. O sangue de uma pessoa anêmica apresenta menor viscosidade e, consequentemente, um maior fluxo através de seus vasos. Isso pode facilmente ser verificado pela taquicardia constante que tais pessoas apresentam. Diante dos diferentes fatores citados acima e de que forma os mesmos interferem no fluxo sanguíneo, podemos melhor entender a Lei de Poiseuille: FLUXO = P.(D)4 / V.C Onde: P=Variação de Pressão entre um segmento e outro do segmento vascular. C=Comprimento do vaso. V = Viscosidade do sangue. D = Diâmetro do vaso. Fluxo sanguíneo em importantes regiões do nosso corpo: O fluxo sanguíneo varia bastante nos diferentes tecidos. Determinados tecidos necessitam de um fluxo bem maior do que outros. Através de uma vasodilatação ou de uma vasoconstrição, a cada momento, o fluxo sanguíneo num tecido pode aumentar ou diminuir, devido a uma menor ou maior resistência proporcionada ao mesmo. Através de uma vasodilataçãoou de uma vasoconstrição, a cada momento, o fluxo sanguíneo num tecido pode aumentar ou diminuir, devido a uma menor ou maior resistência proporcionada ao mesmo. A veia tem menos capacidade de fazer vasoconstrição e vasodilatação que a artéria. Além disso, as veias possuem válvulas venosas para manter o fluxo do sangue para uma única direção (unidirecional) para o sentido do coração. As válvulas venosas evitam assim o refluxo. Fluxo sanguíneo muscular: Embora os músculos esqueléticos formem quase que 40% da massa corporal, seu fluxo sanguíneo total, nas condições de repouso é de 3 a 4 ml/min por 100g de músculo (15% do total). Durante o exercício extenuante, essa intensidade pode aumentar de 15 a 25 vezes, atingindo valores de 50 a 80 ml/100g de músculo (80-85% do total). Assim os músculos esqueléticos apresentam grandes variações no fluxo sanguíneo através dos mesmos em diferentes situações: Durante o repouso o fluxo é relativamente pequeno, mas aumenta significativamente durante o trabalho, quando o consumo de oxigênio e demais nutrientes aumenta e a produção de gás carbônico e outros elementos também aumenta. A variação no fluxo está relacionado à necessidade aumentada de nutrientes e oxigênio desses músculos durante sua atividade. A redução na concentração do oxigênio, com consequente vasodilatação é o principal mecanismo de regulação do fluxo nesta região. O sistema nervoso autônomo realiza um controle menor sobre o fluxo sanguíneo nos músculos esqueléticos. Fluxo sanguíneo coronariano: Duas artérias coronarianas, a coronária direita e a coronária esquerda têm origem na base da aorta, imediatamente à frente da válvula aórtica. Esse fluxo é suprido pelos vasos sangüíneos coronarianos. Cerca de 85% do fluxo coronariano passam para o ventrículo esquerdo, visto que o músculo desse ventrículo é bem mais volumoso, necessitando de muito mais nutrição. A intensidade do fluxo sanguíneo pelos vasos coronarianos é controlada, principalmente, pelos mecanismos de autorregularão. Isto é, quando o coração trabalha demasiadamente, necessitando de quantidades excessivas principalmente de oxigênio, os vasos coronarianos dilatam de forma automática, o que permite o suprimento adequado de oxigênio e nutrientes para a manutenção do trabalho adicional. O sistema nervoso autônomo participa de forma minoritária no controle do fluxo coronariano. A atividade simpática aumente o fluxo coronariano. Fluxo sanguíneo cerebral: O fluxo sanguíneo total para o cérebro é, em média, de 700 ml/min (14% do total). Essa intensidade permanece relativamente constante na maioria das condições, garantindo o suprimento adequado de nutrientes e oxigênio ao cérebro. Os três fatores que têm maior importância para o controle do fluxo sanguíneo são as concentrações cerebrais de: gás carbônico oxigênio íon hidrogênio. Fluxo sanguíneo hepático: O fluxo de sangue por todo o tubo gastrintestinal e pelo baço representa cerca de 21% de sangue bombeado pelo coração. O sangue que drena o tubo gastrintestinal passa, primeiro, pela veia porta e, em seguida, por extensa rede de diminutos seios hepáticos do fígado, antes de atingir a veia cava superior. A circulação porta: Corresponde a 75% do fluxo sanguíneo hepático. O sangue é pós-capilar e extremamente desoxigenado. O seu grande índice de fluxo de volume fornece de 50% a 70% da oxigenação do fígado. Artéria hepática: Representando o alto fluxo arterial sistemico oxigenado, fornece cerca de 25% do fluxo de sangue hepático e 30% a 50% de sua oxigenação. Controle da pressão arterial: Para que a pressão arterial em nosso corpo não seja nem elevada demais nem baixa demais, possuímos alguns sistemas que visam controlar nossa pressão arterial. Destacamos abaixo 3 mecanismos importantes que atuam no controle de nossa pressão arterial: Mecanismo neural: Como o próprio nome diz, envolve a importante participação do Sistema Nervoso. Não é o mecanismo mais importante, porém é o mais rápido em sua ação. Situado no tronco cerebral, na base do cérebro, um circuito neuronal funciona a todo momento, estejamos nós acordados ou dormindo, em pé ou sentados ou mesmo deitados, controlando, entre outras coisas, a nossa frequência cardíaca, força de contração do coração e tônus vascular de grande parte de nossos vasos. Tal circuito denomina-se Centro Vasomotor. O centro vaso motor é constantemente controlado pelos estímulos vindos da parede da artéria aorta, numa região denominada croça da aorta, e também das artérias carótidas, na região onde as mesmas se bifurcam (seios carotídeos). Nestas regiões possuímos um conjunto de células auto excitáveis (receptores) que se excitam especialmente com a distensão dessas grandes e importantes artérias. Por isso estes receptores são denominados baroceptores (receptores de pressão). Quanto maior a atividade do centro vasomotor, maior é a frequência cardíaca, maior é a força de contração do coração e maior é a vasoconstrição em um grande número de vasos. Ora, o aumento da frequência cardíaca e da força de contração provoca um aumento no Débito Cardíaco; o aumento na vasoconstrição provoca um aumento na resistência ao fluxo sanguíneo. Lembremos da seguinte fórmula: PRESSÃO ARTERIAL = DÉBITO CARDÍACO X RESISTÊNCIA. Por outro lado, a cada aumento na pressão hidrostática no interior dessas artérias, maior a distensão na parede das mesmas e, consequentemente, maior é a excitação dos tais receptores. Nesta situação esses baroceptores enviam sinais nervosos inibitórios ao Centro Vasomotor, reduzindo a atividade deste e, consequentemente, reduzindo a pressão arterial. Portanto, quando a pressão naquelas importantes artérias aumenta (ex.: no momento em que deitamos), os baroceptores aórticos e carotídeos se tornam mais excitados e, com isso, inibem mais intensamente o nosso Centro Vasomotor, localizado no tronco cerebral. Com isso a nossa pressão arterial diminui; por outro lado, quando a pressão naquelas artérias diminui (ex.: no momento em que nos levantamos), os tais baroceptores se tornam menos excitados e, com isso, inibem menos intensamente o nosso Centro Vasomotor, o que provoca um aumento na pressão arterial. Mecanismo renal: Este é o mais importante e pode ser subdividido em 2 mecanismos: Hemodinâmico: Um aumento na pressão arterial provoca também um aumento na pressão hidrostática nos capilares glomerulares, no néfron. Isto faz com que haja um aumento na filtração glomerular, o que aumenta o volume de filtrado e, consequentemente, o volume de urina. O aumento na diurese faz com que se reduza o volume do nosso compartimento extracelular. Reduzindo tal compartimento reduz-se também o volume sanguíneo e, consequentemente, o débito cardíaco. Tudo isso acaba levando a uma redução da pressão arterial. Através dos numerosos capilares que possuímos em nossos tecidos, o sangue flui constantemente graças a uma pressão a qual é submetido. Os capilares são fenestrados e, portanto, moléculas pequenas como água podem, com grande facilidade e rapidez, passar tanto de dentro para fora como de fora para dentro dos através da parede dos capilares. A pressão hidrostática, no interior dos capilares, força constantemente a saída de água para fora dos capilares. Felizmente há uma pressão oncótica (ou pressão coloidosmótica), exercida por colóides em suspensão no plasma (como proteínas plasmáticas) que força, também constantemente, a entrada de água para dentro dos capilares. Normalmente há um certo equilíbrio: a mesma quantidade de água que sai, também entra. Mas quando ocorre um aumento ou redução anormal na pressão hidrostática no interior dos capilares, observamos também um aumento ou uma redução mais acentuada na saída de água através da parede dos mesmos capilares. Isso faz com que fiquemos com um volume sanguíneo mais reduzido ou mais aumentado, dependendo do caso, o que certamente influi na pressão arterial, reduzindo-a ou aumentando-a. Hormonal: Uma redução na pressão arterial faz com que haja como consequência uma redução no fluxo sanguíneo renal e umaredução na filtração glomerular com consequente redução no volume de filtrado. Isso faz com que umas células denominadas justaglomerulares, localizadas na parede de arteríolas aferentes e eferentes no néfron, liberem uma maior quantidade de uma substância denominada renina. A tal renina age numa proteína plasmática chamada angiotensinogênio transformando-a em angiotensina-1. A angiotensina-1 é então transformada em angiotensina-2 através da ação da enzima ECA. A angiotensina-2 é um potente vasoconstritor: provoca um aumento na resistência vascular e, consequentemente, aumento na pressão arterial; além disso, a angiotensina-2 também faz com que a glândula supra-renal libere maior quantidade de um hormônio chamado aldosterona na circulação. A aldosterona atua principalmente no túbulo contornado distal do néfron fazendo com que no mesmo ocorra uma maior reabsorção de sal e água. Isso acaba provocando um aumento no volume sanguíneo e, consequentemente, um aumento no débito cardíaco e na pressão arterial.