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1.1 Manual de Eletrocardiograma - Liga Acadêmica de Cardiologia Presidência: Lucas Matheus da Silva Castro – Universidade do Estado do Pará (UEPA). Vice-Presidência: Gabriel Azevedo Parreira Martins – Centro Universitário do Estado Pará (CESUPA). Diretoria: Secretaria: Laís Carneiro dos Santos Científica: Brenda Melo Costa Danillo Monteiro Porfírio Raíssa maria Chaves Lobato Ensino: Adriano Gonçalves Ferreira Matheus Vinícius Mourão Parente Extensão: Luiz Fernando Leite da Silva Neto Raíssa Manoela Pontes dos Santos Financeira: Maria Tereza Azevedo Carvalho Paulo Henrique Pinheiro Pereira Marketing: Fernanda Piqueira de Andrade Lobo Soares Heitor Luís da Silva Ferreira Autores: Ana Luiza Lelis Brandão Beatriz Amaral Costa Savino Carlos Henrique Novelino de Oliveira Danillo Monteiro Porfírio Debóra Serruya Soriano de Mello Fernanda Piqueira de Andrade Lobo Soares Giovanna Barcelos Fontenele Pereira Giovanna Naomi Taniguchi Rodrigues Hanna Camila Alencar De Moraes Laís Carneiro dos Santos Larissa Machado da Silva Magno Letícia Prazeres de Farias Coelho Lucas Matheus da Silva Castro Mariana do Nascimento Eiró Maria Tereza Azevedo Carvalho Matheus Vinícius Mourão Parente Nathiany Damasceno Rodrigues Paulo Henrique Pinheiro Pereira Pedro Paulo Cardoso Assayag Raíssa maria Chaves Lobato Thayane Picanço de Carvalho Thayná Cristinne Oliveira Gomes Belém-PA 2020 SUMÁRIO 1. ANATOMIA ....................................................................................................... 2 1.1 Localização ................................................................................................................... 2 1.2 Estruturas ..................................................................................................................... 2 1.3 Irrigação cardíaca ......................................................................................................... 6 1.4 Drenagem venosa do coração ..................................................................................... 7 1.5 A inervação do coração................................................................................................ 8 2. FISIOLOGIA ....................................................................................................... 8 3. CONCEITOS INICIAIS DA ELETROFISIOLOGIA CARDÍACA .................................... 11 3.1 Distribuição de cargas elétricas ................................................................................. 11 3.2 Potencial de Membrana ......................................................................................... 12 3.3 Potencial de Ação ................................................................................................... 13 3.4 Despolarização e Hiperpolarização ...................................................................... 13 3.5 Repolarização .......................................................................................................... 14 3.6 Células Cardíacas ....................................................................................................... 14 4. SISTEMA DE CONDUÇÃO CARDÍACO ................................................................ 22 4.1 Marca-passo e a frequência cardíaca ........................................................................ 26 4.2 Estímulos externos – Sistema Nervoso Autônomo ................................................... 27 5. ELETROCARDIOGRAMA (ECG): ......................................................................... 29 5.1 Sequência da despolarização elétrica do coração ..................................................... 29 5.2 O que são derivações? ............................................................................................... 29 5.3 Por que devo aprender a localizar as derivações? .................................................... 30 5.4 Posição dos eletrodos no paciente ............................................................................ 30 5.5 O que o ECG nos apresenta? ..................................................................................... 31 5.6 Como interpretar um ECG? ........................................................................................ 33 6. SÍNDROME CORONARIANA AGUDA (SCA) ........................................................ 36 6.1 História natural da SCA: ............................................................................................. 36 6.2 Principais Causas do supra de ST: .............................................................................. 36 6.3 ECG e a SCA: ............................................................................................................... 37 6.4 Como avaliar o supra de ST? ...................................................................................... 37 6.5 Evolução do IAM com supra não reperfundido: ........................................................ 38 7. SEGMENTO PR E ALTERAÇÕES ELETROCARDIOGRÁFICAS ................................. 42 7.1 Segmento PR e suas características: .......................................................................... 42 7.2 Bloqueios AV: ............................................................................................................. 42 8. ARRITMIAS CARDÍACAS ................................................................................... 44 8.1 Ritmo sinusal, arritmia e suas principais causas ........................................................ 44 8.2 Classificação das arritmias ......................................................................................... 45 8.3 Principais tipos de arritmias ...................................................................................... 46 9. INSUFICIÊNCIA CARDÍACA ............................................................................... 50 9.1 Fisiopatologia da Insuficiência cardíaca:.................................................................... 50 9.2 Ativação do Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona: .......................................... 51 9.3 Ativação do Sistema Nervoso Simpático: .................................................................. 51 9.4 Liberação de hormônio antidiurético, de endotelina e peptídeos natriuréticos: ..... 52 9.5 Remodelamento cardíaco: ......................................................................................... 52 9.6 Clínica do paciente com Insuficiência Cardíaca: ........................................................ 53 9.7 Alterações eletrocardiográficas na Insuficiência Cardíaca: ....................................... 54 1 10. GABARITO DOS CASOS QUE VOCÊ TREINOU EM CADA CAPÍTULO ................. 58 11. REFERÊNCIAS .............................................................................................. 60 2 1. ANATOMIA O CORAÇÃO O coração é uma bomba dupla, auto ajustável, de sucção e pressão, cujas partes trabalham em conjunto para levar sangue a todas as partes do corpo. O lado direito do coração recebe sangue pobre em oxigênio (por meio das Veias Cavas Superior e Inferior), pois é o sangue que já circulou por todo o corpo. Já o lado esquerdo, recebe sangue rico em oxigênio (por meio das veias pulmonares), pois este sangue acaba de ser oxigenado nos pulmões, e o bombeia para a aorta. Figura 1 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. 1.1 LOCALIZAÇÃO Mediastino O mediastino é a cavidade torácica onde estão inseridas diversas estruturas, como os grandes vasos e o coração. Ele se divide em mediastino superior e inferior, estando o coração na parte médiado mediastino inferior o qual possui as partes anterior e posterior. 1.2 ESTRUTURAS CAMADAS Cada Câmara cardíaca possui 3 camadas, da superficial para a mais profunda (Luminal): • Endocárdio: Fina e mais interna, constituída de endotélio e tecido conectivo, ela também reveste as valvas. • Miocárdio: Camada intermediária helicoidal e espessa, formada por músculo cardíaco. • Epicárdio: Uma camada externa fina (mesotélio) formada pela lâmina visceral do pericárdio seroso. Figura 2 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. Esqueleto fibroso do coração É formado por colágeno denso e possui 4 anéis fibrosos que circundam os óstios das valvas AV e arteriais. Esses anéis se conectam por meio dos trígonos direito e esquerdo. Esse esqueleto é muito importante, pois é nele que o músculo cardíaco se fixa, o que dá mais firmeza a estrutura do coração e permite que as fibras caracterizem-se como helicoidais. Além disso, fixam-se nele também, as valvas arteriais e AV, impedindo distensões excessivas. ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ 3 O esqueleto fibroso do Coração também funciona como isolante elétrico, pois se posiciona entre os átrios e os ventrículos, fazendo com que essas câmaras contraiam independentemente, por meio do retardo dos impulsos. Formato, orientação, faces e margens do coração O coração tem um formato Trapezóide, tendo um ápice (Inferior) e uma base (Superior). A base corresponde principalmente ao átrio esquerdo, com pequena contribuição do átrio direito e o ápice corresponde à parte inferolateral do ventrículo esquerdo. As quatro faces do coração são: Figura 3 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. • Face esternocostal (anterior): Formada principalmente pelo ventrículo direito. • Face diafragmática (inferior): Formada principalmente pelo ventrículo esquerdo e parte do VD. • Face Pulmonar direita: Formada principalmente pelo átrio direito. • Face Pulmonar esquerda: Formada principalmente pelo ventrículo esquerdo e forma a impressão cardíaca do pulmão esquerdo. As quatro margens do coração são: • Margem direita (ligeiramente convexa): Formada pelo átrio direito. • Margem inferior (quase horizontal): Formada principalmente pelo ventrículo direito e parte pelo VE. • Margem esquerda (Oblíqua, quase vertical): Formada principalmente pelo VE e pequena parte da aurícula esquerda. • Margem Superior: É formada pelos átrios e pelas aurículas D e E em vista anterior. Essa margem é muito importante, pois dela emergem a parte ascendente da aorta e o tronco pulmonar. Além disso a Veia Cava superior desemboca no seu lado direito. Figura 4 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. ÁTRIOS Câmaras de recepção, as quais bombeiam sangue para os ventrículos. 4 Átrio direito Forma a margem direita do coração. Essa é a câmara que recebe sangue venoso da Veias Cavas (superior e inferior) e do Seio Coronário. Projeta-se formando uma bolsa muscular cônica, chamada de aurícula direita, a qual aumenta a capacidade do átrio, funcionando como uma câmara adicional. Interior: Sua parte Posterior é lisa, de paredes finas, onde se abrem as veias cavas e o seio coronário. Já a parte anterior é muscular, rugosa, formada pelos músculos pectíneos. Está presente o Óstio Atrioventricular Direito, por meio do qual o átrio direito transfere sangue pouco oxigenado para o ventrículo direito. A Crista Terminal separa internamente as partes lisas e áspera da parede atrial. Na parte superior, abre-se a Veia Cava Superior, no nível da 3ª cartilagem costal direita. Na parte inferior, abre-se a Veia Cava Inferior, quase alinhada com a VCS, no nível aproximado da 5ª cartilagem costal. Também está presente o Óstio do Seio Coronário, tronco venoso que recebe a maioria das veias cardíacas, localizado entre o Óstio AV e o Óstio da VCI. Há o Septo Interatrial, que separa os dois átrios, possuindo uma zona de pressão chamada fossa oval. Exterior: Figura 5 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. Presença do Sulco Terminal, que separa externamente as partes lisas e áspera da parede atrial. Átrio Esquerdo Forma a maior parte da base do coração. Recebe sangue oxigenado por meio das Veias Pulmonares direita e esquerda, que entram na região de paredes finas. Também possui uma espécie de câmara adicional, denominada de aurícula esquerda, a qual é muscular, tubular e possui suas paredes trabeculadas com músculos pectíneos. Ela forma a parte superior da margem esquerda do coração e cavalga a raiz do tronco pulmonar. Interior: Maior parte de paredes lisas e uma parte menor muscular, chamada de aurícula esquerda. Há a entrada de quatro veias pulmonares (2 superiores e 2 inferiores) que entram na parede posterior lisa. Possui a parede ligeiramente mais espessa que o átrio direito. Possui um Septo Interatrial, que separa as duas câmaras atriais, inclinado para a direita posteriormente. Há também o Óstio Atrioventricular esquerdo, por meio do qual o sangue oxigenado que chega pelas veias pulmonares passa para o Ventrículo Esquerdo. Figura 6 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. 5 VENTRÍCULOS Câmaras de ejeção, em que, do lado direito, ejeta durante a sua contração sangue ao pulmão para ser oxigenado, e do lado esquerdo ejeta sangue oxigenado para as diversas partes do corpo. Ventrículo Direito Forma a maior parte da face esternocostal do coração, pequena parte da face diafragmática e quase toda a margem inferior. Na sua parte superior, afila-se formando um infundíbulo, que leva ao tronco pulmonar. Internamente, possui elevações musculares irregulares, chamadas de trabéculas cárneas. Está presente a Crista Supraventricular, a qual separa a parede muscular rugosa (parte de entrada) da parede lisa do infundíbulo (parte de saída). Recebe sangue do Àtrio Direito por meio do Óstio Atrioventricular Direito (tricúspide), o qual é circundado por um dos anéis fibrosos do esqueleto fibroso do coração, que mantém seu calibre constante e, por isso, as válvulas fixadas da Valva Atrioventricular batem da mesma forma a cada batimento cardíaco. No seu interior, apresentam-se os músculos papilares, que são projeções musculares cônicas, com bases fixadas à parede ventricular. Deles originam-se as cordas tendíneas, que fixam-se às margens livres e às superfícies ventriculares das válvulas anterior, posterior e septal, de maneira a evitar a separação das válvulas e sua inversão. Dessa forma, as válvulas impedem a regurgitação de sangue do Ventrículo Direito para o átrio direito durante a sístole ventricular. Músculos Papilares: • Anterior: Maior e mais proeminente. Origina-se da parede anterior do VD e suas cordas tendíneas se fiam nas válvular anterior e posterior da Valva Atrioventricular direita. • Posterior: Origina-se da parede inferior do VD e suas cordas tendíneas se fixam nas válvulas posterior e septal da Valva Atrioventricular Direita. Pode ter várias partes. • Septal: Origina-se do Septo Interventricular e suas cordas tendíneas fixam-se nas válvulas anterior e septal da Valva Atrioventricular Direita. Há o Septo Interventricular, o qual é composto pelas partes muscular e membranácea, o qual faz a divisão entre os dois ventrículos. A Trabécula Septomarginal é um feixe muscular curvo que passa pelo VD da parte inferior do SIV até a base do musculo papilar anterior. Ela é responsável por conduzir partedo Ramo Direito do Fascículo Atrioventricular. A Valva do Tronco Pulmonar no ápice do infundíbulo está no nível da 3ª cartilagem costal esquerda. Figura 7 - Fonte: Moore Anatomia orientada para a clínica. 6 Ventrículo esquerdo Forma o Ápice do Coração, praticamente toda sua face e margem esquerdas e grande parte da face diafragmática. Interior: Apresenta paredes até 3 vezes mais espessas do que o ventrículo direito, cobertas por trabéculas cárneas, que são mais finas e numerosas do que as do VD. Possui uma cavidade cônica mais longa e seus músculos papilares anteriores e posteriores são maiores do que os de VD. Está presente o vestíbulo da Aorta, parte lisa de saída, localizada superoanteriormente, que leva ao Óstio da Aorta, o qual é circundado por um anel fibroso, ao qual estão fixadas as válvulas direita, posterior e esquerda da valva da aorta, e à valva da aorta. Possui uma Valva Atrioventricular com duas válvulas que guardam Óstio AV esquerdo. A Valva Atrioventricular Esquerda (mitral), possui duas válvulas, a anterior e a posterior, e está localizada posteriormente ao esterno, no nível da 4ª cartilagem costal. Suas válvulas recebem cordas tendóneas de mais de um músculo papilar. Figura 8 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. A Valva da Aorta, situada entre o ventrículo esquerdo e a parte ascendente da Aorta, possui posição obliqua e está localizada do lado esquerdo do esterno posteriormente, no nível do 3º espaço intercostal. 1.3 IRRIGAÇÃO CARDÍACA É feita pelas artérias coronárias direita e esquerda, as quais se originam dos seios da Aorta Ascendente e seguem para lados opostos do tronco pulmonar. A Artéria Coronária Direita emite próximo de sua origem um ramo do Nó Sinoatrial ascendente, o qual irriga o Nó Sinoatrial. Depois ela desce pelo Sulco Coronário e emite o Ramo Marginal Direito, responsável pela margem direita, enquanto dá seguimento para o ápice do coração. Após emiti-lo, vira à esquerda e continua no Sulco Coronário até a face posterior do Coração. Na face anterior, no cruzamento dos septos interatriais e interventriculares, dá origem ao Ramo do Nó Atrioventricular, que irriga o Nó Atrioventricular. Ela origina o grande Ramo Interventricular Posterior, que desce no Sulco Interventricular Posterior em direção ao ápice. Ele é responsável pela irrigação das áreas adjacentes dos ventrículos e envia Ramos Interventriculares Septais perfurantes para o Septo Interventricular. O Ramo Terminal continua por uma pequena distância no sulco coronário. Assim, a ACD supre a face diafragmática do coração. 7 Figura 9 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. A Artéria Coronária Esquerda quando entra no sulco coronário, divide-se em dois ramos, Ramo Interventricular Anterior e o Ramo Circunflexo. Em 40% das pessoas, o Ramo do Nó Sinoatrial é originado a partir do ramo circunflexo e depois ascende na face posterior do átrio esquerdo até o Nó AV. O Ramo IV Anterior segue pelo sulco IV até o ápice. Ele é responsável por irrigar as partes adjacentes dos ventrículos e por meio dos Ramos IV septais, os 2/3 anteriores do Septo Interventricular. Em muitas pessoas, o Ramo IV Anterior dá origem ao Ramo Lateral. O Ramo Circunflexo acompanha o Sulco Soronário ao redor da margem esquerda do coração até a face posterior do coração. Origina o Ramo Marginal Esquerdo, que companha a margem esquerda do coração e supre o Ventrículo Esquerdo. Na maioria das pessoas, ele termina no Sulco Coronário na face posterior do coração, antes da crux cordis. 1.4 DRENAGEM VENOSA DO CORAÇÃO Seio Coronário: É a principal veia do coração. É um canal venoso largo que segue da direita para a esquerda na parte posterior do sulco coronário e recebe as veias: Cardíaca Magna (extremidade esquerda), Veia Interventricular Posterior e Veia Cardíaca Parva (extremidade direita), Veia Posterior do Ventrículo Esquerdo e Veia Marginal Esquerda. Veias Cardíacas Mínimas: São pequenos vasos que começam nos leitos capilares do miocárdio e desembocam no átrio direito. Apesar de serem denominadas veias, são comunicações avalvulares com os leitos capilares do miocárdio, que podem conduzir sangue das câmaras para o miocárdio. Figura 10 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. Figura 11 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ 8 Resumo irrigação cardíaca: 1.5 A INERVAÇÃO DO CORAÇÃO O coração é suprido por fibras nervosas autônomas do Plexo Cardíaco que costuma ser dividido em parte superficial e profunda. Esse plexo está localizado, aproximadamente, atrás da Traqueia. O Plexo é formado por fibras simpáticas e parassimpáticas que partem em direção ao coração e também por fibras aferentes viscerais que conduzem fibras reflexas e nociceptivas aferentes, provenientes do Coração. As fibras simpáticas são provenientes da Medula Espinhal, nas colunas celulares intermediolaterais. Já as fibras parassimpáticas são provenientes dos Nervos Vagos. Simpático: ↑ FC; ↑ Condução de impulso; ↑ Força de contração; ↑ Fluxo sanguíneo nos vasos coronários Parassimpático: Faz o oposto das fibras simpáticas, descrito acima. 2. FISIOLOGIA Ciclo cardíaco O ciclo cardíaco diz respeito a um conjunto de eventos sincronizados e contínuos, que ocorrem com o objetivo de bombear sangue para o corpo. Pode-se descrever o ciclo cardíaco em duas fases gerais: a sístole (contração) e a diástole (relaxamento), a duração total de um ciclo é correspondente a frequência cardíaca (FC). Por exemplo, se a FC for igual a 80 batimentos por minuto, um ciclo dura 1/80 minutos por batimento. Entretanto, ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ Figura 12 - Fonte: Moore Anatomia orientada para clínica. 9 pelo fato de não ser possível a contração simultânea entre os átrios e os ventrículos, pode-se separar, didaticamente, o ciclo cardíaco em 5 fases. Tudo se inicia com um breve instante em que ambas as câmaras, átrios e ventrículos, estão relaxados. Os átrios, por sua vez, estão recebendo o sangue vindo das veias cavas enquanto os ventrículos acabaram de completar uma contração. À medida que os ventrículos relaxam, por sua vez, as valvas AV se abrem e permitem que o sangue flua por gravidade para eles, fazendo com que estes se expandam para acomodar o sangue que chega. Diástole global. Desta forma, a maior parte do sangue que o ventrículorecebe ocorre enquanto os átrios também estão relaxados, no entanto, uma pequena porção, cerca de 20% do enchimento, ocorre apenas quando os átrios se contraem, após serem atingidos por uma onda de despolarização, e empurram o sangue aos ventrículos. Sístole atrial. A onda de despolarização, por sua vez, se move lentamente pelas células condutoras no Nó Atrioventricular e rapidamente seguem pelos ramos do Fascículo Atrioventricular, através das Fibras de Purkinje, até o ápice do coração – evento responsável por fazer com que a sístole ventricular se inicie no ápice e siga em direção à base; o sangue empurrado contra a porção inferior das Valvas AV faz com que elas se fechem de modo que não haja refluxo para os átrios e, as vibrações geradas por esse choque correspondem ao primeiro som cardíaco – TUM. Nesse momento, ambos os conjuntos de valvas estão fechadas, logo, o sangue nos ventrículos não tem para onde ir. Entretanto, os ventrículos continuam a se contrair, correspondendo à contração ventricular isovolumétrica, destacando o fato de que o volume de sangue no interior dos ventrículos não muda. Após isso, quando os ventrículos finalmente contraem e geram pressão suficiente para abrir as Valvas Semilunares, o sangue é ejetado para as artérias. Ejeção ventricular. No final da 4ª fase, os ventrículos começam a repolarizar e a relaxar diminuindo, então, a pressão ventricular. Uma vez que a pressão cai abaixo da pressão nas artérias, o sangue começa a fluir de volta para o coração, forçando as valvas semilunares a voltarem para a posição fechada. As vibrações geradas pelo fechamento das valvas semilunares são, por sua vez, o segundo som cardíaco – TÁ. Uma vez que as valvas semilunares se fecham, os ventrículos novamente se tornam câmaras isoladas, já que as valvas AV também permanecem fechadas - período chamado de relaxamento ventricular isovolumétrico, posto que o volume de sangue nos ventrículos não está mudando. Quando o relaxamento do ventrículo faz com que a pressão ventricular caia até ficar menor que a pressão nos átrios, as valvas AV voltam a se abrir. O sangue que se acumulou nos átrios durante a contração ventricular flui, então, para os ventrículos e, assim, o ciclo cardíaco recomeça. Outra maneira de representar o ciclo cardíaco é por meio da análise do volume e da pressão nas câmaras do coração. É válido ressaltar que o fluxo sanguíneo segue um princípio físico de se direcionar das áreas de maior pressão para as de menor. A sístole aumenta a pressão no interior das cavidades do 10 coração, possibilitando o movimento do sangue para as áreas de menor pressão. Por exemplo, durante a sístole atrial, a pressão atrial aumenta e o sangue passa para os ventrículos. Além disso, o lado esquerdo do coração gera pressões mais altas que o lado direito, pois aquele conduz o sangue para à circulação sistêmica, enquanto que este conduz para a circulação pulmonar, mais curta. Durante o período de enchimento ventricular, o maior volume alcançado pelo ventrículo ocorre ao final de seu relaxamento, sendo, por esse motivo, denominado de Volume Diastólico Final (VDF). À medida que ocorre o esvaziamento ventricular por meio da sístole, tem-se um volume de sangue que sai do coração em direção a circulação sistêmica, o Volume Sistólico (VS). Tal contração não é capaz de esvaziar completamente o ventrículo, deixando uma pequena quantidade de sangue ainda em seu interior, o Volume Sistólico Final (VSF). Sendo assim, tem-se que: Além disso, para a total compreensão da fisiologia do ciclo cardíaco, é importante entender que para a transmissão de sangue do coração para o organismo, é necessário que este seja capaz de vencer a pressão exercida pela circulação sistêmica. A pressão gerada pela tensão muscular cardíaca para bombear o sangue do ventrículo é denominada de pré- carga, geralmente considerada a pressão diastólica final quando ventrículo já está cheio; enquanto que a pressão gerada pela resistência resistência da circulação é denominada de pós- carga. Coloca-se também o conceito de Débito Cardíaco (DC), o qual corresponde ao volume de sangue que o ventrículo ejeta por um determinado período de tempo, podendo este ser calculado pela seguinte fórmula: O coração possui uma surpreendente capacidade de adaptar o débito cardíaco à quantidade de sangue que o ventrículo recebe, sendo capaz de bombear, dentro dos limites fisiológicos, todo sangue que a ele chega por meio do retorno venoso. Esse processo é denominado de Mecanismo de Frank-Starling. Quanto maior a quantidade de sangue que chega aos ventrículos, maior a sua capacidade de contração. À medida que o sangue enche as câmaras, as fibras de actina e miosina nos sarcômeros se distendem e cada vez mais chegam a um grau ideal de superposição para a geração de força. Dessa forma, a força criada pela fibra muscular é diretamente relacionada ao comprimento do sarcômero. VDF – VDS = VS DC = FC x VS (ml/min) ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ 11 3. CONCEITOS INICIAIS DA ELETROFISIOLOGIA CARDÍACA 3.1 DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS ELÉTRICAS Diversos solutos do corpo, incluindo componentes orgânicos, como o piruvato e o lactato, são íons e, portanto, carregam uma carga elétrica líquida. No interior da célula, no líquido intracelular (LIC) predominam os íons potássio (K+) como cátions e, os fosfatos e proteínas negativamente carregadas predominam como ânions. Já no líquido extracelular (LEC), o sódio (Na+) predomina enquanto cátion e, os íons cloreto (Cl-) predominam enquanto ânions. Em geral, o corpo é eletricamente neutro: para todos os cátions, há um ânion correspondente. No entanto, os íons não são distribuídos uniformemente entre o LEC e o LIC. O compartimento intracelular contém alguns ânions que não possuem cátions correspondentes, o que confere às células uma carga líquida negativa. Ao mesmo tempo, o compartimento extracelular apresenta uma carga líquida positiva, pois alguns cátions do LEC não possuem ânions correspondentes. Por conta dessa distribuição desigual de íons é que os compartimentos intra e extracelular não estão em equilíbrio elétrico e sim, assumem um estado de desequilíbrio elétrico. Contudo, o corpo permanece essencialmente neutro. Figura 13 - Fonte: Moore Anatomia Orientada para a Clínica. 12 Figura 14 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. 3.2 POTENCIAL DE MEMBRANA No corpo, a separação das cargas elétricas ocorre através da membrana celular. Este desequilíbrio elétrico, ou um gradiente elétrico entre os líquidos extra e intracelular, é chamado de diferença de potencial em repouso da membrana, ou, para abreviar, potencial de membrana. A palavra “diferença” é para lembrar que existe uma diferença na quantidade de carga elétrica dentro e fora da célula. Essa palavra é normalmente retirada do nome, mas é importante para lembrar o que um potencial de membrana significa. A palavra “potencial” significa energia. O gradiente elétrico criado pelo transporte ativo de íons através da membrana celular é o que cria essa energia armazenada, ou potencial.A energia liberada pelo movimento de cargas é fundamental para que se crie trabalho. Já o trabalho pode ser utilizado, por exemplo, para que canais dependentes de voltagem na membrana sejam abertos e para que haja envio de sinais elétricos. A palavra “repouso” vem do fato de que sempre existirá um gradiente elétrico nas células vivas, mesmo naquelas que parecem estar sem qualquer atividade elétrica. Nestas células em “repouso”, o potencial de membrana (a energia de membrana) alcançou um estado estacionário e não está mudando. O potencial de membrana em repouso existe, portanto, em razão de um pequeno acúmulo de íons negativos no LIC ao longo da face interna da membrana, e de um acúmulo igual de íons positivos no LEC, ao longo da superfície externa da membrana. Essa separação de cargas elétricas positivas e negativas é uma forma de energia potencial, medida em volts ou em milivolts (mV = 0,001 V). Quanto maior a diferença entre as cargas pela membrana, maior o potencial (voltagem) de membrana. A célula que apresente um potencial de membrana é considerada polarizada. Figura 15 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. Quando um eletrodo de registro é colocado dentro de uma célula viva, o voltímetro mede o potencial de membrana da célula. Para células nervosas e musculares em repouso, o voltímetro, geralmente, grava um potencial de membrana entre -40 e -90 mV. 13 O sinal negativo indica que o interior da célula é negativo em relação ao exterior. Vale lembrar que o LEC não é realmente neutro, uma vez que possui cargas positivas em excesso que contrabalançam exatamente às cargas negativas em excesso no LIC. É importante saber ainda, que uma mudança significativa no potencial de membrana requer o movimento de poucos íons. O gradiente de concentração não precisa reverter para mudar o potencial de membrana. Por exemplo, para alterar o potencial de membrana para 100 mV (do tamanho de um sinal elétrico típico passando para baixo por um neurônio), apenas um íon de cada 100 mil íons K+ deve entrar ou sair da célula. Ou seja, apenas uma fração muito pequena do número total de íons K+ na célula será alterada. Logo, o gradiente de concentração de K+ permanece essencialmente inalterado. 3.3 POTENCIAL DE AÇÃO Um potencial de ação (PA) ou impulso é uma sequência de eventos ocorrendo rapidamente na célula, que positiva e inverte o potencial de membrana, atinge um pico máximo de voltagem e, em seguida, restaura o potencial de membrana ao seu valor de repouso. Um potencial de ação possui duas fases principais: uma fase de despolarização e uma fase de repolarização. Durante a fase de despolarização, o potencial de membrana se torna menos negativo, chega a zero e, em seguida, se torna positivo. Durante a fase de repolarização, o potencial de membrana é restaurado ao seu estado de repouso. Existem, principalmente, dois tipos de canais controlados por voltagem que se abrem e, em seguida, se fecham, durante o potencial de ação. Os primeiros canais que se abrem, os canais de Na+ controlados por voltagem, permitem que o Na+ entre rapidamente na célula, o que causa a fase de despolarização. Em seguida, os canais de K+ controlados por voltagem se abrem, permitindo que o K+ saia, o que produz a fase de repolarização. Figura 16 - Fonte: anatomiaonline.com. 3.4 DESPOLARIZAÇÃO E HIPERPOLARIZAÇÃO Despolarização Trata-se da fase do potencial de ação na qual o potencial de membrana se torna mais positivo. Na maior parte dos casos, o potencial de membrana muda em resposta ao movimento de qualquer um destes quatro íons: Na+, Ca2+, Cl- e K+. Se uma célula se torna subitamente mais permeável ao Na+ e ao Ca2+ em seguida, esses íons se moverão a favor do seu gradiente eletroquímico para dentro da célula. A entrada de Ca2+ ou de Na+ despolariza a célula. 14 Hiperpolarização Por outro lado, caso a célula esteja mais permeável ao Cl- e ao K+, ocorrerá fluxo de cargas a favor do gradiente eletroquímico: entrada de Cl- e saída de K+ da célula. Ambas as situações causam hiperpolarização da célula, ou seja, o potencial de membrana se torna mais negativo. A maioria das células em repouso são bastante permeáveis ao K+, mas torná-las ainda mais permeáveis (com a abertura de canais de K+, por exemplo) permite o vazamento de quantidade maior de K+. Ao contrário, quando a célula retém o potássio e, portanto, carga positiva, ela torna-se mais positiva e despolariza. 3.5 REPOLARIZAÇÃO Consiste em restabelecer o potencial de repouso da célula. Após a membrana celular ter ficado muito permeável às cargas positivas, como o sódio, por exemplo, os canais de sódio começam a se fechar, e os canais de potássio se abrem mais do que o normal. Naturalmente, ocorrerá bloqueio no influxo de sódio e rápida difusão dos íons potássio para o exterior da célula. Isso reestabelece o potencial de repouso negativo da membrana, o que é referido como repolarização. 3.6 CÉLULAS CARDÍACAS CÉLULAS AUTOEXCITÁVEIS A maior parte do coração é composta por células musculares cardíacas, ou miocárdio. A maioria das células musculares cardíacas é contrátil, mas cerca de 1% delas são especializadas em gerar potenciais de ação espontaneamente. Essas células são responsáveis por uma propriedade única do coração: sua capacidade de se contrair sem qualquer sinal externo. Você já deve ter visto alguma cena de filme na qual, em um sacrifício humano, o coração da vítima é retirado do peito e permanece batendo por alguns minutos, mesmo fora do corpo. Não é ficção científica. O coração pode se contrair sem uma conexão com outras partes do corpo, pois o sinal para a contração é miogênico, ou seja, é originado dentro do próprio músculo cardíaco. Logo, o sinal para a contração miocárdica não é proveniente do sistema nervoso central, mas de células miocárdicas especializadas, denominadas células autoexcitáveis. Essas células são também denominadas células marca-passo, uma vez que elas determinam a frequência dos batimentos (contrações) cardíacos. As células autoexcitáveis miocárdicas são anatomicamente distintas das células contráteis: elas são menores, contêm poucas fibras contráteis e não possuem sarcômeros organizados, o que faz com que elas não contribuam para a força contrátil do coração. Potencial marca-passo O que confere às células miocárdicas autoexcitáveis a capacidade única de gerar potenciais de ação espontaneamente, na ausência de um sinal proveniente do sistema nervoso, é o fato de que o potencial de membrana dessa célula é instável, iniciando em -60 mV e lentamente ascendendo em direção ao limiar. Logo, as células autoexcitáveis possuem capacidade de despolarizar espontaneamente. 15 Este potencial de membrana instável é chamado de potencial marca-passo, em vez de potencial de membrana em repouso, já que ele nunca permanece em um valor constante. Sempre que o potencial marca-passo depolariza até o limiar, as células autoexcitáveis disparam um potencial de ação. O que causa a instabilidade do potencial de membrana dessas células? O conhecimento atual é de que as células autoexcitáveis contêm canais que são diferentes dos canais de outros tecidos excitáveis: os canais If. Tais canais são assim denominados porque permitem o fluxo da corrente (i) e apresentam propriedades não usuais. Os pesquisadores que primeiro descreveram a corrente iônica através desses canais não entenderam, naquele momento, o seu comportamento e a denominaram “corrente funny” (engraçada), utilizando o subscrito f. Os canais If são permeáveis tanto ao K+ quanto ao Na+. A sequência que gera o potencial de ação na célula autoexcitável a) Quando o potencial de membrana da célulaé -60 mV, os canais If estão abertos e, nesse momento, a entrada de Na+ na célula (influxo de Na+) excede a saída de K+ (efluxo de K+). O influxo resultante de carga positiva despolariza lentamente a célula autoexcitável. À medida que o potencial de membrana se torna mais positivo, os canais If fecham-se gradualmente, e alguns canais de Ca2+ se abrem; b) O resultante influxo de Ca2+ continua a despolarização, e o potencial de membrana move-se continuamente em direção ao limiar. Quando o potencial de membrana atinge o limiar, canais adicionais de Ca2+ dependentes de voltagem se abrem. O cálcio entra rapidamente na célula, gerando a fase de despolarização rápida do potencial de ação. Observe que esse processo é diferente daqueles em outras células excitáveis, no qual a fase de despolarização é devida à abertura de canais de Na+ dependentes de voltagem; c) Ao atingir o pico do potencial de ação, os canais de Ca2+ se fecham e os canais lentos de K+ começam a abrir. Inicia-se, então, a fase de repolarização do potencial de ação autoexcitável, por conta do resultante efluxo de K+. Essa fase é similar à repolarização em outros tipos de células excitáveis; d) A velocidade na qual as células marco- passo despolarizam determina a frequência com que o coração contrai (a frequência cardíaca). O intervalo entre os potenciais de ação pode ser modificado pela alteração da permeabilidade das células autoexcitáveis para diferentes íons, o que, por sua vez, modifica a duração do potencial marca- passo. Figura 17 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. 16 Figura 18 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. CÉLULAS MUSCULARES CARDÍACAS As células contráteis são células típicas de músculo estriado, com fibras contráteis organizadas em sarcômeros. Propriedades da célula muscular cardíaca a) Comparadas às fibras musculares esqueléticas, as fibras musculares cardíacas são menores, têm menor comprimento e são menos circulares na seção transversa. Além disso, também exibem ramificação, o que dá às fibras musculares cardíacas individuais uma aparência de "degrau"; b) Em geral, só existe um núcleo por célula, com localização central, embora, ocasionalmente, uma fibra possa ter dois núcleos. As extremidades das fibras musculares cardíacas ligam-se às fibras vizinhas por meio de espessamentos transversos irregulares da membrana chamados de discos intercalados; c) Os discos intercalados contêm duas especializações de membrana: (1) desmossomos, conexões fortes que mantêm as células vizinhas unidas, permitindo que a força criada em uma célula seja transferida para a célula vizinha e, (2) junções comunicantes, que permitem a condução dos potenciais de ação de uma fibra muscular para suas vizinhas. As junções comunicantes conectam eletricamente as células musculares cardíacas umas às outras. Elas permitem que as ondas de despolarização se espalhem rapidamente de célula a célula, fazendo com que todo o miocárdio dos átrios ou dos ventrículos se contraia como uma unidade coordenada, simultaneamente. Neste aspecto, o músculo cardíaco assemelha-se ao músculo liso unitário; d) As mitocôndrias são maiores e mais numerosas nas fibras musculares cardíacas que nas fibras musculares esqueléticas. Em uma fibra cardíaca, as mitocôndrias ocupam 25% do espaço citosólico, em uma fibra esquelética, as mitocôndrias ocupam apenas 2% do espaço citosólico. Essa diferença acontece devido à grande demanda energética das células cardíacas. 17 Estima-se que o músculo cardíaco consuma de 70 a 80% do oxigênio levado a ele pelo sangue; e) O retículo sarcoplasmático das fibras cardíacas é menor que o retículo das fibras esqueléticas. Como resultado, o músculo cardíaco tem uma reserva intracelular menor de Ca2+, por isso, o músculo cardíaco depende, em parte, do Ca2+ extracelular para iniciar a contração. Nesse aspecto, o músculo cardíaco assemelha-se ao músculo liso; f) As fibras musculares cardíacas apresentam o mesmo arranjo de actina e miosina e as mesmas faixas, zonas e discos Z que as fibras musculares esqueléticas; g) Os túbulos transversos do músculo cardíaco são maiores, porém, menos abundantes que aqueles do músculo esquelético. Esses túbulos se ramificam dentro das células miocárdicas. Figura 19 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. Figura 20 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. Potencial de ação na célula muscular cardíaca O potencial de ação que é gerado na célula autoexcitável se propaga através das junções comunicantes e chega na célula miocárdica contrátil. A partir daí uma sequência de despolarização irá acontecer na célula contrátil. Figura 21 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. 18 A sequência que gera o potencial de ação na célula muscular cardíaca Por convenção, as fases do potencial de ação se iniciam com zero. Fase 4: potencial de membrana em repouso. As células miocárdicas contráteis têm um potencial de repouso estável de aproximadamente -90 mV. Fase 0: despolarização. Quando a onda de despolarização entra na célula contrátil através das junções comunicantes, os canais de Na+ dependentes de voltagem se abrem, permitindo que a entrada de Na+ despolarize rapidamente a célula, tornando o potencial de membrana mais positivo. O potencial de membrana atinge cerca de +20 mV. Nessa fase também serão abertos canais lentos de Ca2+, os quais levam mais tempo para abrir, porém, permanecem abertos por mais tempo que os canais de Na+. Durante esse tempo, grande quantidade de íons Na+ e Ca2+ penetra nas fibras miocárdicas por meio desses canais mantendo o prolongado período de despolarização. Fase 1: repolarização inicial. Ao atingir o pico da despolarização, os canais de Na+ se fecham, e os canais de K+ se abrem. Assim, a célula começa a repolarizar à medida que ocorre efluxo de K+ e que o Na+ não pode mais entrar. Fase 2: o platô. A repolarização inicial é muito breve. O potencial de ação, então, se achata e forma um platô como resultado de dois eventos: (1) uma diminuição na permeabilidade ao K+ e (2) um aumento na permeabilidade ao Ca2+. Os canais de Ca2+ dependentes de voltagem ativados pela despolarização foram abertos lentamente durante as fases 0 e 1. Os íons Ca2+ que continuam a entrar na célula durante o platô, ativam a contração muscular. Ao mesmo tempo, alguns canais “rápidos” de K+ se fecham e a permeabilidade ao K+ diminui cerca de 5 vezes. A combinação do influxo de Ca2+ com a diminuição do efluxo de K+ faz o potencial de ação se achatar e formar um platô. A presença do platô no potencial de ação prolonga a contração ventricular, faz com que ela dure até cerca de 15 vezes mais que as contrações observadas no músculo esquelético. Fase 3: repolarização rápida. O platô termina quando os canais de Ca2+ e de Na+ se fecham e a permeabilidade ao K+ aumenta mais uma vez. Assim, cessa a entrada de Na+ e de Ca2+ na célula, enquanto o K+ tende a sair. Os canais lentos de K+, responsáveis por essa fase, são similares aos dos neurônios: eles são ativados pela despolarização, mas são abertos lentamente. Quando os canais lentos de K+ se abrem, o K+ sai rapidamente e a célula retorna para seu potencial de repouso (fase 4). Propriedades do potencial de ação na célula muscular cardíaca a) O influxo de Ca2+ durante a fase 2 prolonga a duração total do potencial de ação do miocárdio. Um potencial de ação típico em um neurônio ou fibra muscular esquelética dura entre 1 e 5 ms. Em uma célula miocárdica contrátil, o potencial de ação dura, geralmente, 200 ms ou mais. Esse potencial de ação miocárdico mais longo ajuda a impedir a contração sustentada, chamada de tétano; b) A prevenção do tétano nocoração é importante porque o músculo cardíaco deve 19 relaxar entre as contrações, de modo que os ventrículos possam encher-se com sangue; c) O músculo cardíaco, assim como todos os tecidos excitáveis, é refratário à reestimulação durante o potencial de ação. Ou seja, após ser deflagrado um potencial de ação, a fibra cardíaca não consegue responder a outro estímulo. O período refratário do coração, é, portanto, o intervalo de tempo durante o qual o impulso cardíaco normal não pode reexcitar uma área que já está previamente excitada no miocárdio. O período refratário dos átrios é bem mais curto que o dos ventrículos (cerca de 0,15 segundos para os átrios e 0,25 a 0,30 para os ventrículos). Prevenção da contração sustentada (tétano) Para entender como um potencial de ação mais comprido previne o tétano, é preciso comparar a relação entre os potenciais de ação, os períodos refratários e a contração em células dos músculos cardíaco e esquelético. No músculo cardíaco, o longo potencial de ação faz o período refratário e a contração terminarem simultaneamente. Assim, quando um segundo potencial de ação pode ocorrer, a célula miocárdica está quase completamente relaxada. Consequentemente, não ocorre somação de contrações. Em contrapartida, no músculo esquelético, o potencial de ação e o período refratário terminam justamente com o início da contração. Por esse motivo, o disparo de um segundo potencial de ação imediatamente após o período refratário causa a somação das contrações levando à condição de tétano. Figura 22 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. 20 Contração do músculo cardíaco No músculo cardíaco, um potencial de ação inicia o acoplamento excitação-contração. O termo “acoplamento excitação-contração” refere-se ao mecanismo pelo qual o potencial de ação provoca a contração das miofibrilas. Deve- se lembrar que o potencial de ação que será o estímulo inicial para que haja a contração da fibra muscular, origina-se espontaneamente nas células marca-passo do coração e se propaga para as células contrateis, através das junções comunicantes. Isso é diferente do que acontece no músculo estriado, no qual a acetilcolina do neurônio motor somático estimula um potencial de ação e dá início ao acoplamento excitação- contração. Figura 23 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. A sequência da contração na fibra contrátil a) Um potencial de ação cursa pela membrana do miocárdio e se difunde para o interior da fibra muscular, entrando nos túbulos T (transversos), onde abre os canais de Ca2+ dependentes de voltagem tipo L na membrana das células; b) O Ca2+ entra nas células através desses canais, movendo-se a favor do seu gradiente eletroquímico. A entrada de Ca2+ abre os canais liberadores de Ca2+ do tipo rianodínico (RyR) no retículo sarcoplasmático; c) Esse processo do acoplamento excitação- contração no músculo cardíaco é também chamado de liberação de Ca2+ induzida pelo Ca2+. Quando os canais RyR se abrem, o cálcio estocado no retículo sarcoplasmático flui para o citosol, criando uma fagulha que pode ser vista utilizando- se métodos bioquímicos especiais; d) A abertura múltipla de diferentes canais RyR se somam para criar o sinal de Ca2+; e) A liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático fornece, cerca de 90% do 21 Ca2+ necessário à contração muscular, sendo que os 10% restantes entram na célula a partir do LEC. O Ca2+ difunde-se pelo citosol para os elementos contráteis, onde se liga à troponina e inicia o ciclo de formação de pontes cruzadas para começar o processo de contração, pelo mesmo princípio básico do músculo esquelético; f) O relaxamento no músculo cardíaco geralmente é similar ao do músculo esquelético. Com a diminuição das concentrações citoplasmáticas de Ca2+, o Ca2+ desliga-se da troponina, liberando a actina da miosina, e os filamentos contráteis deslizam de volta para sua posição relaxada; g) Como no músculo esquelético, o Ca2+ é transportado de volta para o retículo sarcoplasmático com a ajuda da Ca2+- ATPase; h) Entretanto, no músculo cardíaco, o Ca2+ também é removido de dentro da célula pelo trocador Na+-Ca2+ (NCX). Nesse caso, um Ca2+ é movido para fora da célula contra o seu gradiente eletroquímico em troca de 3 Na+ para dentro da célula a favor do seu gradiente eletroquímico; i) O sódio que entra na célula durante essa troca é removido pela Na+-K+-ATPase. Propriedades da contração na célula contrátil a) Sem o influxo adicional de Ca2+ pelos túbulos T, a força da contração miocárdica ficaria consideravelmente reduzida, pois o retículo sarcoplasmático do miocárdio é pouco desenvolvido (bem menos que o do músculo esquelético, por exemplo) e não armazena Ca2+ o suficiente para produzir a contração completa; b) Além disso, os túbulos T do músculo cardíaco têm diâmetro cinco vezes maior que os túbulos do músculo esquelético, o que favorece maior influxo de Ca2+. Acrescido a esses fatores, no interior dos túbulos T existem mucopolissacarídeos com carga elétrica negativa que se ligam aos íons Ca2+ em grande quantidade, mantendo-os sempre disponíveis para se difundirem pelo interior das fibras do miocárdio, quando ocorre o potencial de ação nos túbulos T; c) A força de contração cardíaca depende muito da concentração de íons cálcio nos líquidos extracelulares. Na verdade, o coração colocado em solução livre de cálcio, rapidamente para de bater. Deve-se lembrar que o espaço extracelular, ao redor das células, circula pelos túbulos T e contém íons Ca2+, de onde vem o aporte para a contração. A título de comparação, a força de contração do músculo esquelético quase não é afetada pela concentração de cálcio no líquido extracelular, pois a sua contração é causada quase inteiramente pelos íons cálcio liberados do retículo sarcoplasmático no interior da fibra muscular esquelética; d) O músculo cardíaco começa a se contrair poucos milissegundos após o potencial de ação ter início e continua a se contrair por alguns milissegundos após o final desse potencial de ação. Assim, a duração da contração do miocárdio é, principalmente, função da duração do potencial de ação, incluindo o platô, por volta de 0,2 segundos 22 no músculo atrial e 0,3 segundos no músculo ventricular; e) Uma propriedade-chave das células musculares cardíacas é a habilidade de uma única fibra muscular executar contrações graduadas, nas quais a fibra varia a quantidade de força que gera. A força gerada pelo músculo cardíaco é proporcional ao número de ligações cruzadas que estão ativas; f) O número de ligações cruzadas é determinado pela quantidade de Ca2+ ligado à troponina. Se a concentração citosólica de Ca2+ está baixa, algumas ligações cruzadas não são ativadas e a força de contração é menor. Se Ca2+ extracelular for adicionado à célula, mais Ca2+ será liberado do retículo sarcoplasmático. Esse Ca2+ adicional se liga à troponina, aumentando a habilidade da miosina de formar as ligações cruzadas com a actina, gerando mais força; g) Outro fator que afeta a força de contração no músculo cardíaco é o comprimento do sarcômero no início da contração. Em um coração sadio, o estiramento de fibras individuais depende da quantidade de sangue existente no interior das câmaras cardíacas. 4. SISTEMA DE CONDUÇÃO CARDÍACO O coração é dotado de sistema especial para gerar impulsos elétricos rítmicos que causam contrações rítmicas do miocárdio e conduzem esses impulsos rapidamente por todo o coração. Quando esse sistema funciona normalmente, os átrios se contraem cerca de um sexto de segundo antes da contraçãoventricular. Isso permite que os ventrículos tenham tempo para encher antes de bombear o sangue para os pulmões e para a circulação periférica. Outra característica fundamental desse sistema, é que ele faz com que as diferentes porções dos ventrículos se contraiam quase simultaneamente, o que é essencial para gerar pressão, com o máximo de eficiência, nas câmaras ventriculares. As células miocárdicas individuais devem despolarizar e contrair de modo coordenado para o coração gerar força suficiente para o sangue circular. A onda de despolarização, então, começa com as fibras autoexcitáveis não contráteis e se propaga rapidamente para as células vizinhas contráteis, através das junções comunicantes nos discos intercalares. A onda de despolarização é seguida por uma onda de contração, que passa pelo átrio e depois vai para os ventrículos. Nodo Sinusal (sinoatrial, S-A) O nodo sinusal, também chamado de nodo sinoatrial (S-A) é uma pequena faixa, achatada e elipsoide, de músculo cardíaco especializado. Está situado na parede posterolateral do átrio direito, imediatamente abaixo e pouco lateral à abertura da veia cava superior. As fibras desse nodo quase não têm filamentos musculares contráteis, entretanto, elas se conectam diretamente às fibras musculares atriais, de modo que qualquer potencial de ação que se inicie no nodo sinoatrial se difunde de imediato para a parede do músculo atrial. 23 O potencial de membrana da fibra sinusal é em torno de -55 a -60 milivolts (na fibra muscular ventricular esse valor é de -85 a -90 milivolts). A explicação para essa menor negatividade é que as membranas celulares das fibras sinusais são, por natureza, mais permeáveis ao Ca2+ e ao Na+, e as cargas positivas desses íons que adentram a célula neutralizam boa parte das cargas negativas intracelulares. Em virtude da alta concentração de íons Na+ no LEC por fora da fibra nodal, além dos canais de Na+ já abertos, os íons positivos de Na+ tendem a vazar para o interior da célula. Quando o potencial atinge o limiar de -40 milovolt os canais Na+-Ca2+ são ativados, originando o potencial de ação. Portanto, é basicamente o vazamento inerente das fibras do nodo sinusal que causa a autoexcitação. Figura 24 - Fonte: GUYTON E HALL, Tratado de Fisiologia Médica. As vias internodais As extremidades das fibras do nodo sinusal conectam-se diretamente ao tecido muscular atrial circundante. Uma via internodal ramificada conecta o nodo sinusal com o nó atrioventricular (nodo A-V), um grupo de células autoexcitáveis perto do assoalho do átrio direito. Assim, potenciais de ação originados no nodo sinusal propagam-se para diante por essas fibras musculares atriais que formam as vias internodais de propagação. Desse modo, o potencial de ação se espalha por toda a massa muscular atrial e, por fim, até o nodo A-V. A velocidade de condução na maior parte do músculo atrial é de cerca de 0,3 m/s, mas a condução é mais rápida, de até 1 m/s em diversas pequenas faixas de tecido atrial. Uma delas denominada banda interatrial anterior, cursa pelas paredes anteriores dos átrios, alcançando o átrio esquerdo. Adicionalmente, três outras pequenas faixas teciduais se curvam pelas paredes anterior, lateral e posterior dos átrios, terminando no nodo A-V. Elas são denominadas respectivamente: vias internodais anterior, média e posterior. A causa da maior velocidade de condução nessas faixas é a presença de fibras condutoras especializadas. Essas fibras se assemelham às “fibras de Purkinje” ventriculares, de condução ainda mais rápida. Nodo Atrio-Ventricular (A-V) O sistema condutor atrial é organizado de tal forma que o impulso cardíaco não se propague dos átrios para os ventrículos muito rapidamente. Trata-se de um retardo fisiológico que permite aos átrios se contraírem e esvaziarem o seu conteúdo nos ventrículos, antes que comece a contração ventricular. Os responsáveis por esse retardo da transmissão para os ventrículos são, principalmente, o nodo A-V e suas fibras condutoras adjacentes. O nodo A-V está situado na parede posterior do átrio direito, imediatamente atrás da valva tricúspide. O impulso, após percorrer as 24 vias internodais atinge o nodo A-V cerca de 0,03 segundos após a sua origem sinusal. Então ocorre retardo de cerca de 0,09 segundos no próprio nodo A-V, pelo qual atinge os ventrículos. Feixe A-V (fascículo A-V) Do nodo A-V o sinal elétrico é conduzido em direção aos ventrículos por meio do feixe A- V. A causa da condução lenta nas fibras transicionais, nodais e do feixe penetrante A-V, é explicada, em grande parte, pelo reduzido número de junções comunicantes entre as sucessivas células das vias de condução, de modo que existe grande resistência para a passagem de íons excitatórios de uma fibra condutora para a próxima. Assim, cada célula é sucessivamente mais lenta em sua ativação. Uma característica especial do feixe A-V é a incapacidade, exceto em estados anormais, dos potenciais de ação serem conduzidos retrogradamente para os átrios a partir dos ventrículos. Isso impede a reentrada de impulsos cardíacos por essa via, dos ventrículos para os átrios, permitindo apenas condução anterógrada dos átrios para os ventrículos. Além disso, deve-se lembrar que, exceto pelas fibras do feixe A-V, os átrios e os ventrículos são completamente separados por uma barreira fibrosa contínua. Essa barreira normalmente funciona como isolante para evitar a passagem dos átrios para os ventrículos por qualquer via que não a anterógrada pelo feixe A- V. Em casos muito raros, parte anormal do músculo atravessa a barreira fibrosa em mais um ponto, além do feixe A-V. Nesses casos o impulso cardíaco pode reentrar nos átrios a partir dos ventrículos e causar arritmias graves. Por que é necessário direcionar os sinais elétricos através do nó AV? Por que não permitir que eles se espalhem dos átrios para os ventrículos? A resposta reside no fato de que o sangue é bombeado para fora dos ventrículos através de aberturas localizadas na porção superior dessas câmaras. Se o impulso elétrico vindo dos átrios fosse conduzido diretamente para os ventrículos, estes iniciariam a contração pela parte superior. Logo, o sangue seria impulsionado para baixo e ficaria represado na parte inferior dos ventrículos. A contração do ápice para a base empurra o sangue para as aberturas das artérias situadas na base do coração. A ejeção do sangue dos ventrículos é ajudada pelo arranjo em espiral dos músculos nas paredes. Quando esses músculos contraem, eles aproximam o ápice da base, impulsionando o sangue para fora através das aberturas no topo dos ventrículos. Ramos direito e esquerdo Percorrido um curto caminho no septo interventricular, o feixe se divide. A porção distal do feixe A-V se prolonga para baixo, pelo septo interventricular, em direção ao ápice cardíaco. Nesse ponto, o feixe se divide nos ramos direito e esquerdo do feixe que cursam pelo endocárdio, respectivamente, nos dois lados do septo ventricular. Esses ramos, por sua vez, se dispersam lateralmente em torno de cada câmara ventricular e retornam em direção à base do coração. 25 Fibras de Punkinje (ramos subendocárdicos) Os ramos direito e esquerdo continuam se deslocando para o ápice do coração, onde se dividem em pequenas fibras de Purkinje, que se espalham lateralmente entre as células contráteis. Essas fibras são muito calibrosas e conduzem potenciais de ação com velocidade de 1,5 a 4 m/s, cerca de 150 vezes maior que a velocidade de algumas fibras do nodo A-V. Isso permite a transmissão quase instantânea do impulso cardíaco por todo o restante do músculo ventricular. A transmissão rápida dos potenciaisde ação pelas fibras de Punkinje é devida à permeabilidade muito alta das junções comunicantes nos discos intercalados, entre as sucessivas células que compõe as fibras de Purkinje. Dessa maneira, os íons são facilmente transmitidos de uma célula a próxima, aumentando a velocidade de transmissão. As fibras de Purkinje contêm pouquíssima quantidade de miofibrilas, o que significa que elas pouco ou nada se contraem durante a transmissão do impulso. As extremidades finais das fibras de Purkinje penetram o miocárdio por cerca de um terço de sua espessura e, por fim, ficam contínuas com as fibras musculares do coração. Do momento em que o impulso cardíaco atinge os ramos no septo ventricular, até alcançar as extremidades das fibras de Punkinje, o tempo total desprendido é de apenas 0,03 segundos em média. Assim, uma vez que o estímulo tenha atingido o sistema condutor de Purkinje, ele se dispersa de modo quase imediato por toda a massa muscular dos ventrículos. A sequência da condução elétrica a) O sinal elétrico para a contração começa quando o nó SA dispara um potencial de ação e a despolarização se propaga para as células vizinhas através das junções comunicantes; b) A condução elétrica é rápida através das vias de condução internodais, porém mais lenta através das células contráteis do átrio; c) Quando os potenciais de ação se espalham pelos átrios, eles encontram o esqueleto fibroso do coração na junção entre os átrios e os ventrículos. Esta barreira impede que os sinais elétricos sejam transferidos dos átrios para os ventrículos. Consequentemente, o nodo A-V é o único caminho através do qual os potenciais de ação podem alcançar as fibras contráteis dos ventrículos. Do nodo A-V, a despolarização move-se em direção aos ventrículos; d) O sinal elétrico passa do nodo A-V para o fascículo A-V e seus ramos até o ápice do coração, onde estão os ventrículos; e) Os ramos subendocárdicos (fibras de Purkinje) transmitem os impulsos muito rapidamente, com velocidades de até 4 ms, de modo que todas as células contráteis do ápice se contraem quase ao mesmo tempo. 26 Figura 25 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. Figura 26 - Fonte: SILVERTHORN, Fisiologia humana. 4.1 MARCA-PASSO E A FREQUÊNCIA CARDÍACA O nodo sinusal emite descargas intrínsecas rítmicas numa frequência de 70 a 80 vezes por minuto. O nodo A-V emitem as mesmas descargas com frequência aproximada de 40 a 60 vezes por minuto. Já as fibras de Purkinje, têm frequência de descarga de 15 a 40 vezes por minuto. Logo, o nodo sinusal é o marca-passo mais rápido, pois a sua frequência de descargas rítmicas é mais alta que a de qualquer outra porção do coração, por isso ele normalmente determina a frequência cardíaca, sendo o marca-passo do coração normal. Outras células do sistema de condução, como as do nodo A-V e as fibras de Purkinje, têm potenciais de repouso instáveis e podem também agir como marca-passos sob algumas condições. Entretanto, devido ao fato de seus ritmos serem mais lentos do que o do nodo sinusal, elas normalmente não têm a oportunidade de determinar o ritmo dos batimentos cardíacos. Contudo, se o nodo sinusal estiver danificado e não funcionar, um dos marca- passos mais lentos do coração deverá assumir o ritmo. A frequência cardíaca então se ajustará ao ritmo do novo marca-passo. A segunda opção é o nodo A-V, o segundo mais rápido em frequência de disparos. Ainda existe a possibilidade de que diferentes partes do coração sigam marca-passos diferentes. Problemas no sistema de condução Doenças cardíacas. O sistema rítmico e condutor do coração é suscetível a danos por doenças cardíacas, como a isquemia dos tecidos cardíacos, por conta de circulação coronária deficiente. O resultado é ritmo cardíaco bizarro ou sequencias anormais de contrações das câmaras cardíacas, o que pode afetar gravemente a eficiência do bombeamento cardíaco e causar a morte. Fibrilação. Em casos extremos, as células do miocárdio perdem toda a coordenação e contraem-se de maneira desorganizada, uma condição chamada de fibrilação. A fibrilação atrial é uma condição comum, frequentemente sem sintomas, que 27 pode ter consequências graves (como acidente vascular encefálico – AVE) se não for tratada. A fibrilação ventricular, por outro lado, é uma ameaça imediata à vida, pois sem a contração coordenada das fibras musculares, os ventrículos não conseguem bombear sangue o suficiente para suprir adequadamente oxigênio para o encéfalo. Uma forma de corrigir esse problema é administrar um choque elétrico no coração: o choque cria uma despolarização que dispara um potencial de ação em todas as células simultaneamente, coordenando-as novamente; Bloqueio cardíaco completo. Nessa condição a condução dos sinais elétricos dos átrios para os ventrículos através do nodo A-V está bloqueada. O nodo sinusal dispara na sua frequência de 70 impulsos por minuto, porém, esses sinais jamais chegarão aos ventrículos. Os ventrículos, então, adaptam-se ao seu marca-passo mais rápido. Como as células autoexcitáveis dos ventrículos disparam cerca de 35 vezes por minuto, os ventrículos contraem em uma frequência muito menor do que a dos átrios. Essa condição é potencialmente grave e pode levar a morte. Síndrome de Stokes-Adams. Após bloqueio A-V repentino, o sistema de Purkinje não inicia imediatamente a emissão de impulsos, mas apenas depois de 5 a 20 segundos do bloqueio. Durante esse tempo os ventrículos não bombeiam sangue e a pessoa desmaia após 4 a 5 segundos, em virtude da falta de oxigênio para o encéfalo. Se o período de atraso se prolongar muito, pode levar a morte. Presença de marca-passo ectópico. Ocasionalmente, alguma outra parte do coração desenvolve frequências de descargas rítmicas mais rápidas que a do nodo sinusal. Por exemplo, isso as vezes acontece no nodo A-V ou nas fibras de Purkinje quando um deles fica anormal. Nesse caso, o marca-passo passa a ser o nodo A-V ou as fibras de Purkinje excitadas. Sob certas condições mais raras, um local do músculo atrial ou ventricular desenvolve excitabilidade excessiva e passa a ser o marca- passo. Um marca-passo em qualquer lugar que não seja o nodo sinusal é referido como “ectópico”. Esse marca-passo produz sequencias anormais da contração das diferentes partes do coração e pode comprometer de modo significativo o bombeamento sanguíneo. 4.2 ESTÍMULOS EXTERNOS – SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO A média da frequência cardíaca em repouso em adultos é de cerca de 70 batimentos por minuto (bpm). Entretanto, as faixas de valores normais da frequência cardíaca são muito variáveis. Atletas treinados, em repouso, podem ter uma frequência cardíaca menor ou igual a 50 bpm, ao passo que alguém que está excitado ou ansioso pode apresentar uma frequência cardíaca igual ou superior a 125 bpm. As crianças apresentam frequências cardíacas médias mais elevadas que as dos adultos. A frequência cardíaca é iniciada pelas células autoexcitáveis do nodo sinusal, porém, ela é modulada por estímulos neurais e hormonais. 28 As porções simpática e parassimpática do sistema nervoso autônomo influenciam a frequência cardíaca através de um controle antagônico. A atividade parassimpática diminui a frequência cardíaca, ao passo que a atividade simpática a aumenta. O coração recebe inervação pelos nervos simpáticos e parassimpáticos. Os nervos parassimpáticos (vagais) distribuem-se principalmente para os nodos sinusal e A-V, pouco menos para a musculatura atrial e muito pouco para o músculo ventricular. Já os nervos simpáticos, por outro lado, distribuem-se por todas as porções do coração com forte representação no músculo ventricular. Controleparassimpático A estimulação parassimpática do coração provoca a liberação do neurotransmissor acetilcolina pelas terminações vagais. Esse neurotransmissor tem dois efeitos sobre o coração: (1) diminuição do ritmo do nodo sinusal; (2) redução da excitabilidade das fibras A-V, lentificando assim a transmissão do impulso cardíaco para os ventrículos. A consequência desses dois fatores é a redução da frequência cardíaca. Como a acetilcolina é capaz de reduzir a frequência cardíaca? A acetilcolina liberada se associa aos receptores colinérgicos muscarínicos no coração, ativando-os. Essa ativação influencia na abertura de canais de K+ e no fechamento dos canais de Ca2+ nas células marca-passo. Assim, a permeabilidade ao K+ aumenta, e a tendência é que haja saída de K+ da célula, o que gera o estado de hiperpolarização. Tal estado torna tecidos excitáveis muito menos excitáveis, visto que o potencial de membrana se torna mais negativo. Ao mesmo tempo, a permeabilidade ao Ca2+ diminui nas células marca-passo e a tendência é que os íons cálcio não entrem mais na célula. A diminuição da permeabilidade ao Ca2+ retarda a taxa em que o potencial marca- passo despolariza. A combinação dos dois efeitos faz a célula levar mais tempo para alcançar o limiar, atrasando o início do potencial de ação no marca-passo e diminuindo a frequência cardíaca. A estimulação vagal de leve a moderada reduz a frequência cardíaca até cerca de metade do valor normal. A estimulação intensa dos nervos vagos pode interromper por completo a excitação rítmica do nodo sinusal ou pode bloquear a transmissão cardíaca dos átrios para os ventrículos pelo nodo A-V. Controle simpático A estimulação simpática causa essencialmente efeitos opostos aos observados no coração pela estimulação parassimpática. Primeiro, ocorre aumento da frequência de descargas no nodo sinusal. Segundo, ocorre aumento da velocidade de condução de impulsos e da excitabilidade em todas as porções do coração. Terceiro, ocorre um grande aumento da força de contração de toda a musculatura cardíaca, tanto atrial quanto ventricular. Ou seja, o estímulo simpático aumenta a atividade global do coração. A estimulação máxima pode praticamente triplicar a frequência cardíaca e duplicar a força de contração. 29 Como as catecolaminas são capazes de aumentar a frequência cardíaca? As catecolaminas noradrenalina (dos neurônios simpáticos) e adrenalina (da medula da glândula suprarrenal) exercem seus efeitos ligando-se e ativando receptores 1- adrenégicos nas células autoexcitáveis. Os receptores 1 utilizam o sistema de segundo mensageiro AMPc para alterar as propriedades de transporte dos canais iônicos. A partir da ativação dos receptores adrenérgicos, os canais If e os canais de Ca2+ também são ativados. No caso dos canais If, que são canais dependentes de nucleotídeos cíclicos, o próprio AMPc é o mensageiro. Quando o AMPc se liga para abrir os canais If, eles permanecem abertos por mais tempo. A permeabilidade aumentada ao Na+ e ao Ca2+ durante as fases do potencial marca-passo acelera a despolarização fazendo a célula atingir o limiar mais rapidamente e, assim, aumentar a taxa de disparos do potencial de ação. Quando o marca-passo dispara potenciais de ação mais rapidamente, a frequência cardíaca aumenta. O aumento da permeabilidade aos íons Ca2+ é, no mínimo, parcialmente responsável pelo aumento da força de contração do miocárdio, sob a influência do estímulo simpático, já que o Ca2+ desempenha potente papel na excitação e nos processos contráteis das miofibrilas. 5. ELETROCARDIOGRAMA (ECG) O Eletrocardiograma (ECG) é um exame que permite a reprodução gráfica da atividade elétrica do coração. Essas ondas elétricas refletem os fenômenos de despolarização e repolarização das células do coração. Elas têm um potencial de repouso de - 90mV, resultante de um equilíbrio dinâmico entre as forças do gradiente químico (Na+ e K+) e elétrico. Quando a inversão da carga elétrica da membrana celular (despolarização) se propaga em direção a um eletrodo, temos uma onda positiva. Do contrário, a onda é negativa. 5.1 SEQUÊNCIA DA DESPOLARIZAÇÃO ELÉTRICA DO CORAÇÃO O ECG é uma sucessão de ciclos cardíacos (P-QRS-ST-T-U) desenhados com diversas morfologias, conforme as 12 derivações empregadas, sendo elas: • 6 no plano frontal das extremidades colhidas nos membros; • 6 no plano horizontal localizadas no precórdio. 5.2 O QUE SÃO DERIVAÇÕES? Derivações representam a ligação de dois eletródios com polos elétricos diferentes (positivo e negativo) que “olham” o coração de diversos ângulos (de frente, dos lados, de baixo) e captam as diferenças do potencial geradas pelo miocárdio. As 3 DERIVAÇÕES BIPOLARES criadas por Eithoven (D1, D2, D3) formam um triângulo equilátero que lhe permitiu idealizar uma teoria para deduzir o eixo elétrico do coração. São ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ 30 derivações que levam em consideração o polo positivo e negativo dos vetores traçados no chamado Triangulo de Eithoven. Essas derivações também se caracterizam por serem frontais, visto que levam em consideração apenas o plano anterior do tórax do paciente. Figura 27 - Fonte: SILVERTHORN, Dee Unglaub, 2017. Com a evolução da eletrocardiografia surgiram as DERIVAÇÕES UNIPOLARES (Wilson). Elas são divididas em DERIVAÇÕES PERIFÉRICAS ou FRONTAIS (aVR, AvL e aVF) e DERIVAÇÕES HORIZONTAIS ou PRECORDIAIS (v1, v2, v3, v4, v5 e v6). A diferença consiste apenas na variação do potencial de ação, na qual leva em consideração apenas um polo do vetor. As derivações precordiais recebem este nome por percorrerem não apenas a região anterior do tórax do paciente, bem como a região que compreende a linha axilar anterior e média, podendo ter uma visão lateralizada da ponta do coração (ictus cordis). 5.3 POR QUE DEVO APRENDER A LOCALIZAR AS DERIVAÇÕES? Cada grupo “olha” uma região diferente do coração, configurando as paredes contíguas do ECG, ou seja, para identificar um problema em alguma parede cardíaca basta atentar-se à derivação que possibilita uma melhor visualização da mesma. • Parede septal: V1 e V2; • Parede anterior: V3 e V4; • Parede lateral: DI, aVL, V5 e V6; • Parede inferior: DII, DIII e aVF. 5.4 POSIÇÃO DOS ELETRODOS NO PACIENTE O aparelho de ECG é composto de 10 cabos. Quatro deles serão conectados nos eletrodos ou pinças que serão colocados nos 4 membros do paciente. Esses eletrodos serão responsáveis pelo plano frontal. Os demais cabos (6) serão conectados aos eletrodos horizontais. Para realizar uma análise do coração em um campo bidimensional, utiliza-se as derivações para formar o plano frontal e o plano horizontal. Figura 28 - Fonte: Cardiopapers, 2019. Figura 29 - Fonte: Cardiopapers, 2019. 31 As derivações D1, D2, D3, aVF, aVL, aVR representam o plano frontal. São representadas e posicionadas das seguintes formas: Figura 30 - Fonte: Cardiopapers, 2019. Observação! Dica→ Flamengo (direita) X Brasil (esquerda). As derivações V1 a V6 representam o plano horizontal e são conhecidas como derivações precordiais. Os eletrodos são colocados sucessivamente sobre as seis posições da superfície torácica da seguinte forma: Figura 31 - Fonte: SILVERTHORN, Dee Unglaub, 2017. • V1: 4° espaço intercostal direito justaesternal; • V2: 4° espaço intercostal esquerdo justaesternal; • V3: entre V2 e V4; • V4: 5° espaço intercostal esquerdo, na
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