Regulação Cardiovascular

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Regulação Cardiovascular (revisão)
Aluna: Evelyn Pacheco
 
Sistemas que são capazes de regular o sistema cardiovascular.
 
Vocês viram nas nossas aulas, uma série de modificações que o coração e os vasos têm de estar permanentemente a fazer, para termos uma pressão arterial dentro de valores normais e uma frequência cardíaca e débito cardíaco ajustados. Há vários sistemas de regulação do coração e do aparelho cardiovascular e nós podemos dividi-los em dois grandes grupos: 
	o Sistema intrínseco – próprio ao coração e aos vasos 
	o Sistema extrínseco – exterior ao coração e aos vasos 
 
Sistemas intrínsecos, por exemplo em relação ao coração, são o que nós chamamos de sistemas de auto-regulação do coração. Nós temos uma auto-regulação heterométrica, isto é, por variação do comprimento, que se conhece sob outro nome – a Lei de Frank-Starling. 
Quanto mais se estica uma fibra muscular, com mais força ela se vai contrair a seguir. Isto é uma auto-regulação do próprio coração. Como é que se traduz? Se chegar lá mais sangue, o coração distende mais. Se distende mais, contrai com mais força e expulsa mais sangue e com mais velocidade. Isto é aquilo a que nós chamamos de auto-regulação heterométrica do coração ou Lei de Frank-Starling. 
Há uma auto-regulação homeométrica em que não se sabe exactamente porquê, mas se aumentarem a pressão dentro do coração, sem variar o volume dentro do mesmo, isto é, se existir a mesma quantidade de sangue mas com uma maior pressão, o coração quando se contrai, contrai-se com mais força. Há umas teorias que dizem que isso se deve a uma optimização do número de pontes de actina e miosina, e outras que se deve apenas a relações termodinâmicas, isto é, a um maior aquecimento do músculo. Seja como for, um aumento da pressão dentro do coração, mesmo sem variação de volume, traduz-se por um aumento da força de contracção. E isto é outra forma de auto-regulação – auto-regulação homeométrica. Homeométrica porque não há variação do comprimento. 
Um terceiro mecanismo que se verificou experimentalmente há muitos anos é a auto-regulação ou regulação intrínseca da força cardíaca. Quando chega mais sangue à aurícula direita, o coração bate de uma forma mais frequente, isto é, aumenta a frequência cardíaca, mesmo que o coração esteja totalmente desenervado, mesmo que não haja fibras simpáticas nem parassimpáticas, se aumentarem, se distenderem a aurícula e não é preciso distenderem-na com sangue. 
Se meterem, experimentalmente, um balão dentro da aurícula e a distenderem, o coração começa a bater com mais frequência. Isto parece que é devido ao fato de as células pacemaker do nódulo sinusal serem sensíveis à distensão (mecanicamente sensíveis), e portanto quando há uma distensão destas células, há variações da permeabilidade da membrana, que se traduzem pela despolarização ser mais rápida do que noutra situação com menor distensão. Portanto, quanto maior a distensão da célula, dentro de certos limites, mais rápida é a despolarização da célula. Se maior é a despolarização em repouso da célula, nesse caso as células pacemaker em vez de terem o potencial sempre quietinho, o potencial em repouso vai despolarizando lentamente. Se esticarem a célula, é uma despolarização mais rápida e portanto aumenta a frequência. 
 
Então quais são os três mecanismos intrínsecos da regulação do coração? 
São a auto-regulação heterométrica ou Lei de Frank – Starling, auto-regulação homeométrica e regulação intrínseca da frequência. Os próprios vasos têm regulação intrínseca. 
Portanto, quando é que se diz que há auto-regulação de um território vascular?
 
Há auto-regulação quando a relação entre o líquido que vocês colocam dentro do vaso e a pressão, não é uma relação linear, ou seja, se vocês meterem líquido dentro de um vaso, por exemplo na aorta, a pressão sobe. Se meterem o dobro do líquido a pressão sobe proporcionalmente e se meterem mais, a pressão sobe ainda mais. Assim, se houver uma relação sempre proporcional e linear, diríamos que não há auto-regulação. É o que acontece, por exemplo, se fizerem esta experiência dentro de um vaso que esteja morto. Um vaso poucas horas depois da morte, não tem auto-regulação. No entanto, se vocês fizerem a mesma experiência num vaso vivo, verificam que se meterem determinada quantidade de sangue a pressão sobe, mas passado um bocado, sem variar a quantidade de sangue dentro do vaso, ela desce lentamente, até se aproximar do valor inicial. E se meterem mais sangue, ela volta a subir e posteriormente volta a descer até se aproximar. Portanto, a subida não é linear, é como se o vaso respondesse à distensão tentando manter a mesma pressão ou o mesmo débito. E esta capacidade que o sistema vascular tem de, independentemente da enervação ou da influência externa, manter constante o débito ou a pressão, é o que se chama de auto-regulação da circulação. Há várias teorias. Quando vocês distendem o vaso, mesmo se o tirarem e colocarem numa preparação dentro do banho, distendem o vaso e a resposta do vaso é contrair-se. Esta resposta do vaso à distensão com contracção é a base da teoria miogénica, Com origem no músculo. Podem retirar o endotélio do vaso que ele responde da mesma maneira. A outra teoria, é uma teoria endotelial, sobre a qual falaremos mais aprofundadamente na próxima aula. Mas há várias substâncias que se libertam no endotélio, que são relaxantes musculares e outras que provocam contracção e que vocês abordarão depois. Há ainda uma teoria metabólica, que diz o seguinte: se houver falta de oxigénio, se houver acumulação de potássio ou de CO2 ou descida de pH, há tendência aos vasos dilatarem. Portanto, se baixar a quantidade de oxigénio num determinado território, a resposta dos vasos é a sua dilatação para aumentar o débito e a quantidade de oxigénio para o território. Ora, estas três teorias são verdadeiras, havendo realmente actividade miogénica, endotelial e resposta metabólica dos vasos. No entanto, a importância relativa de cada um destes componentes depende do território. Por exemplo, o território vascular cerebral é extremamente sensível a alterações metabólicas e os seus vasos têm menos capacidade de resposta miogénica. Os vasos do território intestinal têm uma enorme capacidade de resposta 
miogénica e menos metabólica. Mas os três mecanismos, normalmente, estão envolvidos na resposta intrínseca do aparelho cardiovascular. 
Mas para além destas alterações intrínsecas, cardíacas ou vasculares que permitem as adaptações dentro de determinados limites, nós precisamos também de outros sistemas extrínsecos ao aparelho cardiovascular, que melhorem a nossa resposta. 
E esses podem ser: 
	o Mecanismos de resposta a curto prazo, isto é, que respondem em segundos, como é o caso do Sistema Nervoso Autónomo 
	o Mecanismos de resposta a médio prazo, que respondem em minutos ou horas, que é o caso das várias hormonas que interferem sobre a pressão 
	o Mecanismos a longo prazo, que é o rim – Se aumentar a pressão arterial persistentemente, aumenta a filtração no rim, se aumenta a filtração no rim, aumenta a saída de líquido, se sai mais líquido, há menos líquido a circular, se há menos líquido a circular há menos volume sistólico, há menos débito e menor pressão. 
 
Mecanismos a curto prazo, são mecanismos que me permitem o seguinte: se eu estiver deitado ou sentado e me puser de repente em pé, não desmaiar. Reparem que nesta situação há uma tendência para o sangue, quando eu passo da posição deitada para a posição de pé, ao sangue circular nos membros inferiores. É mais difícil chegar sangue à cabeça e nessa situação, são necessários mecanismos que muito rapidamente me permitam evitar que falte sangue à cabeça. Uma das razões mais frequentes de procura dos exames sobre sistema nervoso autónomo é, exactamente, as pessoas que têm tonturas quando se levantam ou que têm mesmo síncopes, têm desmaios quando se levantam. Primeiro é preciso ver se não há uma causa cardiogénica ou outra, mas muitas vezes são alterações do sistemanervoso autónomo. 
 Então, o principal sistema que controla a curto prazo quer o coração, quer os vasos é o sistema nervoso autónomo, sobre o qual já falamos e vamos relembrar alguns conceitos. O sistema nervoso autónomo é constituído por duas divisões: uma parassimpática e outra simpática. As células de origem são crânio-sagradas para o parassimpático e tóraco-lombares para o simpático. O simpático é nas suas fibras pós-glanglionares um libertador de 
noradrenalina que actua em receptores β1 no coração e em receptores α na maior parte dos vasos, provocando vasoconstrição e aceleração cardíaca. Enquanto que em relação ao parassimpático, a maior parte das fibras para o aparelho cardiovascular, são fibras vagais que libertam acetilcolina, fibras que provocam uma desaceleração ou uma diminuição da frequência cardíaca tendo pouca importância na dilatação vascular. Portanto podemos dizer que o simpático, provoca um aumento da frequência cardíaca e uma vasoconstrição e portanto, um aumento da pressão. 
O parassimpático, tende a diminuir a frequência cardíaca e se não houver alteração da resistência periférica, esta traduz-se também por uma diminuição da pressão arterial. E são estes os dois mecanismos que permanentemente estão a dar informação quer ao coração quer aos vasos, ou seja, nós estamos permanentemente a receber informação do sistema nervoso simpático e parassimpático no nosso coração. 
 
De onde é que vem essa informação? 
Esta actividade destes nervos, que são nervos periféricos e que com origem em fibras pré-ganglionares da medula ou nos nervos crânio sagrados, a verdade é que estas células não funcionam autonomamente. Elas estão permanentemente a receber informação de zonas muito bem localizadas na medula no sistema nervoso central é destas zonas que quero falar. 
 
E como é que estas zonas funcionam? 
Basicamente isto que vocês vêm aqui, isto é um corte do encéfalo e do SN central de um rato. Para aqui seria o cérebro do rato e para aqui seria a cauda do rato e vocês reparem que portanto nesta zona, isto é a face rostro-ventro lateral e nesta zona vocês encontram uma série de neurónios que têm uma certa actividade pacemaker e estes neurónios estão permanentemente a enviar informação para estas células pré-ganglionares simpáticas. Portanto o que determina se há mais simpático ou menos simpático é a atividade destas células pacemaker que estão aqui localizadas numa zona muito pequenina que é a face rostro-ventro lateral do bulbo, atrás do núcleo do facial. E sempre que todo o nosso sistema quiser informar o simpático que é preciso mais actividade simpática, essa informação tem de chegar aqui. Por outro lado, vocês têm nesta zona (referindo-se à imagem), muito pouco atrás da face ventral e um pouco mais dorsal, vocês têm os núcleos do vago. Ora, é daqui que vai sair toda a informação para o coração e para a maior parte das fibras vagais que vão para o aparelho respiratório e para a parte superior do aparelho gastrointestinal. Portanto daqui há actividade simpática e daqui há actividade parassimpática, numa zona muito pequenina e próxima. 
 
Como é que esta atividade é coordenada? 
 
Numa situação em que há aumento do simpático é útil que haja uma diminuição do parassimpático. Reparem que o coração: o parassimpático diminui a actividade cardíaca ou frequência cardíaca, enquanto o simpático aumenta. Se eu quiser uma resposta final de aumento da frequência cardíaca, eu tenho de ter um aumento do simpático, uma diminuição do parassimpático ou se quiser ser económico as duas. 
A situação ideal é aquela em que eu com um pequeno aumento simpático porque tenho também ao mesmo tempo uma diminuição parassimpática tenho uma variação muito rápida da relação simpático/parassimpático. E para isso é necessário que estas duas zonas funcionem coordenadamente, e funcionam, porque na face dorsal do bulbo há uma zona chamada núcleo do feixe ou do trato solitário onde chega toda a informação que vem dos pulmões, dos quimio e barorreceptores arteriais, da circulação mesentérica, de receptores mecânicos de várias origens. Esta informação é tratada aqui e depois vai aumentar ou diminuir a actividade da face postero-ventro-lateral, aumentar ou diminuir a actividade dos núcleos do vago. Para perceberem isto, por exemplo, vamos supor que eu tenho a tal situação em que aumentei a pressão na carótida, onde estão os barorreceptores carotídeos (há outros barorreceptores noutros sítios). A informação vai chegar ao núcleo do trato solitário. Deste núcleo ela vai através de um neurónio inibitório para os neurónios pacemaker da face postero-ventro-lateral. O que é que ele vai fazer? Diminuir a actividade do simpático, provocar um relaxamento vascular. 
Mas esta informação vai, também, por uma via excitatória chegar aos núcleos vagais, provocar uma libertação de acetilcolina no coração, diminuir a frequência cardíaca, e, portanto, com um único estímulo eu consegui inibir o simpático e estimular o parassimpático, diminuí a costrição vascular, dimimuí a frequência cardíaca, dimimui o volume sistólico e diminuindo o volume sistólico e a frequência cardíaca, diminui o débito, a resistência, diminui a pressão. 
Quando eu estou deitado e me ponho em pé e diminuo a pressão no meu barorreceptor é o efeito contrário que eu tenho. Tenho uma estimulação, uma desinibição do simpático e inibição do parassimpático. Há, no entanto, outros reflexos, por exemplo há reflexos com origem nos quimioreceptores carotídeos que são sensíveis, não à pressão, mas à falta de oxigénio. 
São receptores que provocam fundamentalmente a acção sobre células respiratórias, aumentam a respiração, mas têm também influência nos vasos. Durante um quimioreflexo, há simultaneamente uma excitação simpática e parassimpática, há simultaneamente uma bradicárdia e um aumento da pressão que têm algum significado em termos filogenéticos, isto é, é um reflexo muito semelhante ao que as baleias têm quando mergulham. As baleias têm também um quimiorefelexo em que aumenta a pressão, diminui a frequência cardíaca e só não há aumento da respiração porque há um reflexo que é o reflexo de mergulho em que a água toca nas fossas nasais da baleia e suprime a parte respiratória do quimioreflexo e portanto fica só a sua parte vascular, o coração bate muito devagar mas com uma pressão muito forte permitindo que a baleia mergulhe muito fundo. Algumas pessoas têm ainda vestígios exagerados deste reflexo de mergulho, que não é só com receptores nas fossas nasais, a região do dorso também tem receptores para este reflexo de mergulho e há pessoas que desmaiam quando recebem água na cara e uma das queixas que aparecem nas consultas é por desmaio no chuveiro. Quando ligam o chuveiro, quedas de pressão grandes com supressão e apneias muito prolongadas. 
 
Outros reflexos 
Há reflexos com origem nos barorreceptores como eu já vos falei, há reflexos com origem nos quimioreceptores que detectam a baixa de oxigénio, a subida de dióxido de carbono ou a baixa de pH, mas há receptores também no próprio coração. O próprio coração tem receptores para a pressão e químicos, receptores que sensibilizam as alterações químicas a nível cardíaco. Quando eu estimulo estes receptores eu tenho também, seguindo sempre o mesmo circuito, uma profunda bradicárdia e uma hipotensão, chama-se reflexo de besol-iarich. Era um reflexo que se obtinha experimentalmente injectando uma substância que não existe no nosso organismo e que é a veratridina ou veratrina. Ora, e portanto durante muitos anos nós ensinávamos este reflexo como uma curiosidade porque era um reflexo que não teria um equivalente numa situação fisiológica. A verdade é que se verificou que pequenas quantidades de ATP injectadas na circulação coronária provocam exactamente este tipo de reflexo e que durante, por exemplo um enfarte do miocárdio há libertação importante de atp nas células lesadas e portanto, em algumas situações de enfarte o miocárdio algumas quedas de pressão importantes, hipotensões, bradicárdias e algumas arritmiaspoderão ter na sua origem este reflexo. Isto dando-lhes apenas uma ideia muito geral de que há duas zonas que controlam o vago e a actividade simpático centralmente a nível do bulbo, que elas permanentemente estão a ser informadas por actividade que chega a uma zona chamada núcleo da trato solitário e que toda a informação proveniente dos mecano, dos quimioreceptores periféricos, tem, para modificar o simpático e o parassimpático de chegar a esta zona. 
É importante notar a influência respiratória é essencial no próprio controle cardiovascular. Isto é, nós damos separadamente o aparelho cardiovascular e o respiratório por uma questão de comodidade, damos o controle cardiovascular e o controle respiratório e a verdade é que eles foram estudados separadamente, mas quando nós num laboratório de neurofisiologia estamos a estudar por exemplo o núcleo da trato solitário e colocamos dentro do núcleo do trato solitário no animal anestesiado, obviamente, um microeletrodo, o que nos estamos à espera ou o que queremos, estudando a regulação cardiovascular é encontrar células que respondam às variações de pressão, de estímulos químicos do sangue, etc, mas frequentemente, durante estas experiências entramos dentro de células que estão ali no núcleo do trato solitário ou muito perto e no quel notamos um ritmo que é muito semelhante aos disparos do frénico. Ora o nervo frénico é um nervo que nós monitorizamos, é a maneira como temos um animal curarizado ter a ideia da respiração central do animal. Bem, essa células não nos interessam, tiramos o eléctrodo dessas células e colocamos noutra. 
Ora, os laboratórios que estudam o controlo respiratório metem os eléctrodos e quando encontram uma célula respiratória ficam todos contentes. Isto fez com que se tenha olhado para os 2 controlos ou sistemas como algo um bocadinho diferente. Mas reparem, se vocês olharem para as zonas que controlam o aparelho cardiovascular e olharmos para elas apenas ao nível do bulbo entre os dois cortes da imagem, as principais zonas que controlam os aparelhos cardiovascular e respiratório estão praticamente uma em cima da outra e misturadas, ou seja, é impossível pensarmos no controlo cardiovascular sem pensarmos no controlo respiratório. Tenham isto presente porque quando vocês avaliarem por exemplo em cardiologia os vossos doentes quanto a arritmias ou a controlo cardiovascular, um dos dados essenciais, então cada vez mais quando se fazem estudos de variabilidade da frequência e da pressão arterial é saber qual é o ritmo respiratório e a frequência respiratória. E para lhes dar uma ideia vocês têm aqui um animal que está a ser ventilado artificialmente. Isto é o disparo do frénico do animal, portanto é o comando de respiração central completamente diferente, como vêem de uma respiração automática. 
 
O que é que a pressão arterial segue?
 
Não segue a respiração mecânica, segue esta respiração nervosa. Portanto, muita da influência da respiração na circulação, ao contrário do que se dizia há uns anos que é por variação da pressão torácica que há variações do fluxo de sangue, é verdade, mas há uma influência directa dos neurónios respiratórios sobre aqueles que regulam a frequência cardíaca e que regulam a pressão arterial e que vocês podem ver em qualquer nervo: podem ver a influencia respiratória num nervo renal. Há uma íntima relação entre o controlo da pressão e o da circulação. Nós quando fazemos um estudo da actividade destas células, isto é de um trabalho já antigo de 1999 nosso, quando vocês querem estudar aquelas tais células e caracterizar aquelas células, o que vocês fazem é como eu lhes disse é meter um eléctrodo dentro da célula, estimular nervos periféricos e ver se a célula responde ou não e depois caracterizar com estímulos fisiológicos aquela célula ou a capacidade de resposta daquela célula. Vocês reparem aqui isto é uma célula que responde à injecção de veratridina no coração, responde à estimulação de um quimioreceptor, responde de uma forma negativa à estimulação química de receptores pulmonares, não responde a receptores mecânicos. Com estes conjuntos de estímulos nós podemos dizer que esta célula, sabemos onde ela está localizada, qual é a actividade desta célula como ela se caracteriza. Agora o que podemos perguntar é qual o interesse disto quando se traduz isto para a clínica ou para o doente (para investigação é obvio que tem). Todos sabem que durante uma emoção há uma variação de pressão, aumento de pressão, dilatação das pupilas, aumento da frequência cardíaca e da respiração. Isto é devido a uma activação do hipotálamo ou da área de defesa hipotalâmica e admite-se que muitas das hipertensões, embora isto esteja em estado de estudo e demostração, que nós chamamos hipertensões essenciais, correspondem a 80% das diagnosticadas, e se vocês tratarem estas hipertensões, 40% na conseguem por resposta persistente e consistente da pressão arterial para níveis normais. Estamos face a um problema importante de clínica porque esta hipertensão vai ter consequências na insuficiência cardíaca, na aterosclerose, insuficiência renal, alterações da circulação retiniana, barreira hemato-encefálica. 
 
Porque é que estas hipertensões essenciais de origem central existem?
 
E para isso é preciso saber como é que elas funcionam e como é que o hipotálamo é capaz de provocar estas variações de pressão. Temos uma célula com um eléctrodo dentro, onde se está a estimular a área de defesa hipotalâmica e a célula fica na mesma. Estimulando o nervo do seio carotídeo que vem do corpo carotídeo, nada, estimulam as duas ao contrário e a célula tem uma resposta. Quer dizer que esta área de defesa hipotalâmica esteve a facilitar a acção desta célula. Ora esta célula é uma célula que se demonstrou ser sensível à estimulação por um quimioreceptor. Aqui tem outra célula que responde à estimulação do nervo do seio, da área de defesa hipotalâmica e se vocês estimularem as duas a célula não responde. É uma célula sensível ao baroreflexo. Reparem no que acontece se eu com a área de defesa hipotalâmica facilitar o quimio refexo e deprimir o baroreflexo. Este tende a diminuir a pressão, enquanto o primeiro tende a subir. Se eu estimular a área de defesa hipotalâmica eu facilito as células que estimulam o quimioreflexo que faz aumentar a pressão e deprimo as células que fazem descer a pressão, contribuindo para uma enorme subida da pressão. Contribui também para facilitar as células que estimulam a respiração que são as células quimioreceptoras, facilita a minha respiração e portanto parece que esta é uma boa zona para se começar a olhar para as causas da hipertensão. Não são só estas as áreas que regulam a pressão, há várias outras áreas que vocês irão ouvir falar delas noutras situações, por exemplo durante o exercício há variações e modifica-se o controlo da pressão arterial: durante o esforça intenso o barorreflexo tem um nível de controlo diferente, a pressão pode ir mais alto sem provocar um barorreflexo, a respiração pode estar mais acelerada sem modificar o quimioreflexo. Que zonas é que estão a modificar no exercício o quimio e barorreflexo. 
Uma das zonas envolvidas no exercício e na aprendizagem do exercício é o cerebelo. Ora o cerebelo numa das suas pequenas áreas é capaz de modificar o quimio e o baroreflexo actuando no tálamo, na face postero-ventro-lateral ou no núcleo ambíguo.