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Universidade Federal do Rio Grande Instituto de Ciências Biológicas Disciplina: Fisiologia Animal Comparada Sistema Circulatório Danusa Leidens danusaleidens@gmail.com Sistema Circulatório??? Funções Transporte: gases respiratórios (O2 e CO2), nutrientes, resíduos metabólicos; Regulação: hormônios, controle da temperatura; Proteção: sistema de coagulação, anticorpos; Quem precisa de sistema circulatório? Pequenos animais; Animais grandes com organização primitiva; Baixo metabolismo; Animais sem Sistema Circulatório Difusão cnidários platelmintos nematelmintos Animais com Sistema Circulatório Rapidez de transporte; Grandes quantidades; Longas distâncias; hemolinfa sangue Tipos de sistemas circulatórios Lacunas ou Hemocele Aberto Fechado Sistema Circulatório Aberto Maioria dos invertebrados Artropodes Moluscos não cefalopodes Tunicatas Sistema Circulatório Fechado Vertebrados e alguns invertebrados Cefalópodes Equinodermos Características Circulação Simples Circulação Dupla A circulação sanguínea pode ser dividida em dois grandes circuitos: um leva sangue aos pulmões, para oxigená-lo, e outro leva sangue oxigenado a todas as células do corpo. Circulação Incompleta e Completa Circulação Pulmonar ou Sistêmica • O trajeto ventrículo direito pulmões aurícula esquerda é denominado circulação pulmonar ou pequena circulação. • O trajeto ventrículo esquerdo todos os órgãos aurícula direita é denominado circulação sistémica ou grande circulação. Circulação Sistêmica • Tem como função a distribuição de oxigénio e nutrientes por todas as células do organismo. • O sangue arterial sai do ventrículo esquerdo, pela artéria aorta para todo o corpo e regressa ao coração, mais concretamente à aurícula direita (agora rico em CO2 e pobre em O2 – venoso ) pela veia cava inferior, da parte inferior do corpo e pela veia cava superior, da parte superior do corpo (cabeça). Constituintes Sistema Circulatório Circulação Sanguínea Coração Artérias Capilares Veias Circulação Linfática Vasos linfáticos Coração - Bomba Localização - Coração Estrutura cardíaca Pericárdio - é uma bolsa fibroserosa, que envolve o coração projetando-se aos grandes vasos da base do coração CORAÇÃO: histologia Tipos - Coração Alguns animais , como artrópodes o coração é uma câmara única, constituído em um único tubo ou saco muscular. Em vertebrados o coração é composto de dois ou mais compartimentos através dos quais o sangue passa em sequencia - câmaras múltiplas. Miocárdio • Bombas • Tipos musculares • Discos intercalares • Propriedade Sincicial • Realiza trabalho sustentado e vigoroso e suas células dependem do suprimento de oxigênio. Estrutura cardíaca Ciclo Cardíaco - COMO FUNCIONA O CORAÇÃO Sístole Ventricular - Ação das Valvas Atrioventriculares Diástole Ventricular - Ação das Valvas Atrioventriculares Frequência dos batimentos cardíacos: Número de vezes que o coração se contrai por unidade de tempo, variando em função do tipo de atividade física do organismo e do seu estado emocional. O valor médio em humanos é de 70~80 batimentos por minuto. Elefante – 25 bat/min. Musaranho – 600 bat/min. O impulso elétrico para a contração do coração pode se originar em células musculares ou neurônios. • Ritmo da maioria dos animais, mesmo que haja regulação nervosa; • Ritmo estabelecido no embrião, mesmo de animais neurogênicos; Os Marcapassos Miogênicos Outras regiões marcapasso: - chão do átrio e junção átrio-ventricular: teleósteos; - junção átrio-ventricular e tronco arterioso: elasmobrânquios; - Nodo Átrio-Ventricular: aves e mamíferos; Os Marcapassos Miogênicos Localização das células marcapasso miogênicas: - seio venoso, a primeira câmara cardiaca: peixes, anfíbios, repteis ; - parede do átrio direito:, aves e mamíferos - Nodo sinusal ou nodo sinoatrial(S-A) Freqüência cardíaca ou frequência de pulsação: numero de batimentos cardiacos por minuto. No coração neurogênicos é a frequência de descargas elétricas do gânglio cardíaco. Gânglio – Constituído por : * células pequenas que são os marcapassos, i.e., iniciam a despolarização; * células grandes seguidoras, ajudam a distribuir o potencial elétrico por todo o coração Freqüência Cardíaca Crustáceos (exceto Branquiopodes, Copépodes e Branquiúros) Alguns corações linfáticos De Anfíbios e Peixes Alguns Insetos e Aracnídeos Marcapasso Neurogênico Origem tecido neural - batimento cardíaco ; 36 Atividade elétrica do coração Nódulo sinoatrial (SA) ou marcapasso ou nó sino-atrial: Controla a frequência cardíaca. Localiza-se perto da junção entre o átrio direito e a veia cava superior Constituído por um aglomerado de células musculares especializadas. Devido ao fato do nódulo sinoatrial possuir uma frequência rítmica mais rápida em relação às outras partes do coração, os impulsos originados do nódulo SA espalham- se para os átrios e ventrículos, estimulando essas áreas tão rapidamente, de modo que o ritmo do nódulo SA torna-se o ritmo de todo o coração; por isso é chamado marcapasso. Potencial de Ação no Miocárdio Eletrocardiografia do Músculo Cardíaco ECG: A atividade sincrônica de muitas células durante o batimento cardíaco, miogênico ou neurogênico, produz potenciais elétricos que podem ser observados na superfície corporal Despolarização das câmaras gera uma onda marcada no ECG: • 1 onda nos corações tubulares, saculares, globulares; • 2 ondas nos coração de 2 câmaras; • Registro complexo nos corações multi-câmaras, com ondas de repolarização; Resumo • A contração do coração é chamada sístole e o relaxamento diástole. • Os batimentos cardíacos têm origem num impulso rítmico que parte de um grupo de células especializadas da própria parede muscular do coração chamado nódulo sinoatrial, que funciona como um marca-passo. CIRCUITO CARDIOVASCULAR 41 • débito cardíaco(DC): é a intensidade ou velocidade/min pela qual o sangue é bombeado por qualquer dos ventrículos. DCVE = DCVD • retorno venoso(RV): é a intensidade ou velocidade pela qual o sangue retorna aos átrios através das veias. RVE=RVD Circuito pequeno ou pulmonar: VD AE Circuito grande ou sistêmico: VE AD Circulação sanguínea A circulação sangüínea corresponde à movimentação constante do sangue no sentido unidirecional em circuito fechado, e tem como órgão propulsor o coração. O sangue percorre os vasos sanguíneos na sequência: CORAÇÃO ARTÉRIAS ARTERIOLAS CAPILARES VÊNULAS VEIAS CORAÇÃO VASOS SANGUÍNEOS O que são? Constitui uma extensa rede tubular, fechada, cujos componentes possuem composição estrutural e diâmetro variáveis, que conduz o sangue, através da contração rítmica do coração. Os vasos sanguíneos desempenham ainda às funções de distribuição e reservatórios de sangue. VASOS SANGUÍNEOS Os vasos incluem: • artérias, • arteríolas, • capilares, • vênulas, • veias. VASOS SANGUÍNEOS Diferenças entre artérias, capilares eveias diferenças na constituição histológica e função diferentes níveis de pressão fluxo arterial e venoso ARTÉRIA Paredes grossas; Musculo liso e tecido conjuntivo elástico e colagenoso assim equipadas para conduzir sangue sob considerável pressão do coração para partes periféricas do sc; Calibre maior; Camada muscular espessa; Revestimento interno – endotélio; Lúmen maior que o da veia; . ARTÉRIAS são os vasos sanguíneos que saem do coração e se dirigem a outras partes do corpo; Vasos cilíndricos; Suas paredes possuem uma camada de células musculares fortes e elásticas capaz de resistir à pressão do sangue bombeado pelo coração. VEIA Calibre menor; Revestimento externo tecido conjuntivo; Camada muscular menos espesso que o da artéria; Revestimento interno endotélio; Lúmen menor que o da artéria; Funciona como válvula; Circulação Portal Hepática • Sangue venoso dos capilares do trato intestinal drena na veia portal, que invés de levar o sangue de volta ao coração, leva-o ao fígado. • Isso permite que este orgão, receba nutrientes que foram extraídos da comida pelo intestino. O fígado também neutraliza algumas toxinas recolhidas no intestino. • O sangue segue do fígado às veias hepáticas e então veia cava inferior, e então ao lado direito do coração, entrando no átrio direito e voltando para o início do ciclo, no ventrículo direito. VASOS SANGUÍNEOS Arteríolas - São pequenas artérias, com diâmetro menor do que 100 micra. As menores arteríolas são constituídas apenas por endotélio, reduzida camada subendotelial e fino revestimento de musculatura lisa. Geralmente, a arteríola termina em um plexo de capilares drenado por uma vênula. VASOS SANGUÍNEOS Vênulas – são pequenas, de paredes delgadas, com diâmetro de 0.2 a 1mm. Na camada intima tem só o endotélio envolto pela camada media que possui poucas camadas de células. Possui ainda a camada adventícia rica em colágeno. CAPILARES • Revestimento externo tecido conjuntivo; • Revestimento interno endotélio; • Não têm camada muscular; Vasos sanguíneos muito finos, que levam substâncias até as células e recolhem resíduos. Possuem uma delgada parede por onde realizam as trocas de substâncias com o meio externo. Os capilares são os menores vasos do corpo, têm paredes da espessura de uma célula; Às vezes, eles são tão estreitos que as células sanguíneas precisam passar uma a uma; Na extremidade arterial a pressão hidrostática é maior no interior dos capilares e o líquido extravasa levando substâncias para fora do capilar; Na extremidade venosa a pressão hidrostática é menor que a pressão osmótica, com retorno do fluido para o capilar. VASOS SANGUÍNEOS Capilares Permite trocas entre o sangue e os tecidos através de suas paredes que agem como membrana semipermeável. Circulação nos Vertebrados • Como ocorrem as trocas entre o sangue dos capilares e as células teciduais? Na porção arterial da rede de capilares, a pressão do sangue é maior do que a pressão osmótica, direcionando o fluxo de água para fora do capilar. Essa água banha as células e lhes fornece O2 e nutrientes. Na porção venosa dos capilares, a pressão do sangue é menor do que a pressão osmótica, direcionando o fluxo de água para dentro do capilar. Agora, a água remove o CO2 e resíduos metabólicos, e novamente passa a constituir o plasma sanguíneo. Sistema linfático • Formado por grandes vasos linfáticos distribuídos pelo corpo todo tendo por função recolher o líquido tissular (entre os tecidos) • Esse líquido é filtrado e reconduzido à circulação. Quando o líquido tissular entra nos capilares linfáticos passa a se chamar linfa, onde tem-se pouca albumina e muito CO2 e fribrinogênio. • Distribui ácidos graxos e glicerol que foram recolhidos pelo intestino. • A linfa também serve de veículo para os linfócitos. • Os capilares linfáticos se iniciam como tubos dilatados fechados, com suas extremidades próximas aos capilares sangüíneos. Por osmose, absorvem a linfa, que segue por condutos linfáticos. • Os linfonodos estão distribuídos ao longo dos vasos linfáticos para filtrar a linfa antes que ela atinja o ducto torácico e ducto linfático direito (onde volta para o sangue). • Os linfonodos retém células cancerígenas temporariamente e outros resíduos como germes. Órgãos linfáticos: • Amídalas: produzem linfócitos; • Timo: órgão linfático bem desenvolvido no período pré-natal; • Linfonodos: filtram a ninfa e eliminam vírus, bactérias,etc. • Baço: possui macrófagos que fagocitam, destroem microorganismos, restos de tecidos, substâncias estranhas,etc. “Limpam o sangue”. Diversidade dos Sistemas Circulatórios Entre os Animais Corações Acessórios • corações linfáticos - anfíbios e peixes; • corações branquiais – cefalópodes ; • coração caudal – peixes ; • corações auxiliares - alguns crustáceos • corações ampulares : asas de odonatos e dípteros; antenas de ortópteros; patas de hemípteros; Corações Acessórios Ritmo independente ou dependente do ritmo do coração principal Feiticeira - Myxini Circulação Invertebrados Similar peixes primitivos, mas coração ausente; Sangue impulsionado aorta ventral vai artérias branquiais aorta dorsal distribuído para todas as células. Anfioxo Circulação fechada Anelídeos Sistema bem organizado, fechado; Sangue contém o pigmento respiratório hemoglobina (é mais incomum encontrar outro pigmento); A superfície corpórea é o órgão respiratório e apresenta uma rede capilar para tomada de oxigênio. Vasos pulsáteis:Anelídeos e Holotúrias (pepinos do mar) Dois vasos longitudinais: • vaso dorsal no qual o sangue é bombeado em direção anterior • vaso ventral no qual o fluxo é em direção oposta • levam o sangue na direção anterior e posterior com fluxos opostos. Esses animais têm vasos sanguíneos com dilatações contráteis que funcionam como corações acessórios. • Os vasos dorsal e ventral se comunicam por vasos mais finos contráteis, que facilitam o caminho do sangue e sua pressão. • Não tem um único coração distinto mas sim vários vasos sanguíneos com dilatações contrateis. • O vaso sanguineos dorsal é o mais importante , no qual ondas peristálticas impulsionam o sangue na direção anterior. • Três sistemas preenchidos por fluido: o celômico, o sanguíneo ou sistema hemal e o vascular aqüífero. • Tem um grande celoma entre a parede do corpo e o trato digesivo, prenchido com um fluido celomico que faz o transporte de nutrientes entre o trato digestivo e outras partes do corpo. • O sangue transporta gases e é dotado de pigmento hemoglobina. • E o vascular aquífero é um sistema hidráulico preenchido com água de composição semelhante à marinha, que auxilia omovimento dos pés para a locomoção. Equinodermos Moluscos • A maioria dos moluscos tem sistema circulatório aberto e pigmento hemocianina no sangue, alguns hemoglobina • O coração estruturalmente desenvolvido e seus batimentos são alterados para suprir as necessidades de oxigênio de acordo com a atividade do animal. • O coração tem ritmicidade própria, mas pode ser modificado por neurotransmissores: a acetilcolina é inibitória e a serotonina estimulatória. Moluscos cefalópodes• Artérias, veias e capilares. • O sangue é muito importante para as trocas gasosas nas brânquias • Alta organização permite que o fluxo sanguíneo para os tecidos seja ajustado pela atividade. Sistema Circulatório Fechado Insetos • Vaso longo dorsal que possui parte contrátil, funcionando como bomba, • Série de aberturas por onde o sangue retorna. • Parte anterior do longo vaso impulsiona o sangue na direção da cabeça • O vaso se ramifica bastante nesta região. • Fora do vaso, o sangue flui livremente entre os tecidos, carregando nutrientes, metabolitos e hormônios. • Nos apêndices, como asas e antenas, há órgãos pulsáteis, que impulsionam o sangue de forma independente do coração dorsal. Corações Tubulares: Artrópodes e Tunicados (ascídias) Aranhas e escorpiões (aracnídeos) são semelhantes aos insetos, exceto pelo fato de que o sistema circulatório exerce papel no transporte de gases respiratórios. O sangue contém pigmento hemocianina. O coração fica na região dorsal do abdômen e se enche por óstios em sua parede, empurrando o sangue por artérias que podem chegar até áreas de alta atividade, como as pernas, ou despejar o conteúdo em meio aos tecidos. Crustáceos Variam quanto ao sistema circulatório; Pequenos animais têm sistemas simples e pouco desenvolvidos ; Grandes decápodes têm sistemas bem desenvolvidos, com fluido sanguíneo incluindo pigmento respiratório hemocianina; Esses animais possuem brânquias que auxiliam na troca gasosa; O coração é localizado no seio pericárdico e recebe sangue por aberturas e válvulas; O sangue proveniente das brânquias chega ao coração e depois é bombeado para os tecidos, ainda rico em oxigênio; Uma artéria maior leva o sangue e vai se ramificando até chegar aos tecidos, onde o sangue flui livremente. Circulação Vertebrados Peixe-bruxa – respiração branquial aquática Sistema Parcialmente Aberto Seio venoso e Corações Acessórios AGNATHA O tubo contrátil divide-se em duas câmaras: átrio e ventrículo. Ciclóstomo (lampréia) Possuem 3 tipos de corações acessórios: • Coração porta, que recebe sangue venoso da veia cardinal e do intestino e bombeia esse sangue para o fígado; • Corações cardinais, que estão localizados nas veias cardinais e ajudam a impulsionar o sangue; • Corações caudais, que são expansões pareadas das veias caudais. PEIXES CIRCULAÇÃO FECHADA,COMPLETA E SIMPLES Sistema Circulatório Fechado 4 câmaras em série: Seio venoso, Átrio, Ventrículo e Cone/Bulbo Válvulas entre A-V e Ventrículo e Cone/Bulbo Elasmobrânquios:4-7 pares de válvulas no cone Elasmobrânquios e alguns teleósteos (respiração branquial aquática) Arapaima gigas, Hoplerythrinus sp., Channa argus Sistema Circulatório Fechado Brânquias reduzidas, aéreos obrigatórios Circulação redirecionada para órgãos respiratórios aéreos: bexiga natatória e cavidade bucal Peixes de respiração aérea não pulmonados Protopterus sp. Brânquias e Pulmão – órgãos respiratórios Circulação Sistêmica e Pulmonar Átrio do coração é dividido por 2 câmaras por um septo e o Ventrículo com septo parcial e Bulbo com pregas espirais para separação do sangue. Lembra o coração como divididido de mamiferos e ave, começo de uma completa separação entre a circulação pulmonar e sistemica Peixes Pulmonados • O sangue proveniente do pulmão retorna ao átrio esquerdo e, o átrio direito recebe sangue da circulação geral. A divisão parcial do ventrículo tende a manter as duas correntes sangüíneas separadas, de modo que o sangue oxigenado tende a fluir para o interior dos dois primeiros arcos branquiais e suprir a cabeça com sangue relativamente rico em oxigênio. • O sangue menos oxigenado do lado direito do coração flui através dos arcos branquiais posteriores, passando para aorta dorsal e em parte para os pulmões. ANFÍBIOS CIRCULAÇÃO FECHADA, DUPLA E INCOMPLETA RÉPTEIS CIRCULAÇÃO FECHADA, DUPLA E INCOMPLETA Répteis Crocodilianos • 2 átrios, 2 ventrículos completos; • Arco sistêmico direito surge do ventrículo esquerdo e arco sistêmico esquerdo surge do ventrículo direito; • Conexão dos arcos: • Forâmen de Panizzae - é a intercomunicação do arco aórtico sistêmico direito e esquerdo do coração. Esta estrutura permite grandes vantagens de sobrevivência desses répteis nos meios em que eles habitam uma vez que irá regular a mistura do sangue pobre em oxigênio e o rico em oxigênio, que será enviado para o corpo, quando esses se encontram em apnéia. • Durante o mergulho, a circulação dos crocodilianos é modificada: o fluxo sanguíneo para os pulmões diminui e a maior parte do débito do ventrículo direito é ejetado no arco aórtico esquerdo. Este desvio permite um redirecionamento do sangue durante o mergulho. AVES E MAMÍFEROS • 4 Cavidades completamente separadas (2 átrios e 2 ventrículos) • Não há mistura • Nos mamíferos a aorta é voltada para a esquerda e nas aves para a direita. CIRCULAÇÃO FECHADA, DUPLA E COMPLETA Crocodilianos, Aves e Mamíferos
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