Biofísica da circulação

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Biofísica da circulação
Sistema circulatório
· Tem função de comunicar matéria e energia entre os diversos compartimentos biológicos;
· Entrega de sangue aos tecidos para:
· Fornecer nutrientes essenciais às células para seu metabolismo;
· Remover os dejetos metabólicos das células.
É formado por:
· Coração (órgão propulsor de sangue);
· Vasos sanguíneos (rede vascular de distribuição contínua);
· Sangue (fluido que é parte célula e parte líquida);
· Sistema de controle autônomo, ligado ao SNC.
Tipos de circulação
Aberta:
· É a que predomina em animais invertebrados;
· O fluido circula tocando direto nos tecidos, por meio de espaços ou lacunas;
· A quantidade de vasos é mínima (presente apenas próximo do coração).
Fechada:
· É a que predomina nos vertebrados;
· O sangue circula dentro de vasos sanguíneos que se ramificam pelos tecidos;
· A circulação fechada pode ser:
· Simples (sangue passa no coração só 1 vez a cada ciclo –peixes).
· Dupla (sangue passa no coração duas vezes a cada ciclo). Pode ser:
· Incompleta (sangue venoso e arterial se misturam no coração – répteis e anfíbios).
· Completa (sangue venoso e arterial não se misturam – aves, mamíferos e crocodilianos).
Anatomia do sistema circulatório sanguíneo humano
O CORAÇÃO: Órgão musculoso e oco, composto por 4 cavidades;
· Tecido muscular estriado cardíaco com contração involuntária.
· Principal músculo = miocárdio
· Revestimento externo = membrana resistente = pericárdio
· Revestimento interno = endocárdio (limita as cavidades cardíacas)
Anatomia do sistema circulatório sanguíneo humano
O CORAÇÃO:
· As 4 cavidades correspondem a 2 átrios e 2 ventrículos;
· Átrios: recebem sangue de veias (o direito da veia cava e o esquerdo das veias pulmonares)
· Ventrículos: bombeiam sangue para a circulação sistêmica e pulmonar através de artérias artéria aorta (ventrículo esquerdo) e artéria a pulmonar (ventrículo direito).
Entre os átrios e ventrículos existem 2 válvulas: 
· Tricúspede (do lado direito)
· Bicúspede ou mitral (lado esquerdo)
· Existem também as válvulas sigmoides na abertura nos ventrículos das artérias aorta e pulmonares
· As válvulas servem para impedir o refluxo de sangue e permitir o seu fluxo.
VASOS SANGUÍNEOS:
· Variam de calibre (mais próximo do coração = maior calibre)
· Transportam sangue arterial (rico em oxigênio) e venoso (rico em gás carbônico);
· Podem ser artérias, veias e capilares (ramificações das vênulas e arteríolas). 
Artérias: 
· São vasos contráteis (importante para pressão sanguínea);
· Possuem três camadas de revestimento:
· Externa – tecido conjuntivo fibroso;
· Média – tecido conjuntivo elástico e muscular liso;
· Interna – tecido epitelial (endotélio).
Veias: 
· Não se contra em (não influenciam a pressão sanguínea);
· Possuem válvulas nos vasos mais calibrosos – para evitar o refluxo de sangue;
· Como não se contraem, o fluxo é estabelecido por contração de músculos esqueléticos que as prensam; 
· Mesmas camadas de revestimento das artérias.
Capilares:
· Vasos finíssimos, formados apenas pelo endotélio, ramificações das vênulas e das arteríolas;
· O endotélio é mais permeabilizado do que outros tecidos de revestimento, conseguindo realizar as trocas entre sangue e tecidos com melhor eficiência;
· Os capilares formam uma rede muito grande, onde ocorrem as trocas de substâncias (nutrientes, excretas e gases) entre tecidos e vasos.
Fatores físicos que condicionam o fluxo sanguíneo
· Pressão: condiciona o fluxo
Se o sistema necessita mais fluxo, o aumento pode ser obtido por elevação da pressão;
Esse fator também explica as falhas na circulação de correntes da pressão baixa (menorfluxo).
Raio (e diâmetro): fator mecânico importante
Vasodilatação = aumento de fluxo;
Vasoconstrição = diminuição do fluxo.
· Viscosidade: do sangue
Diminuição da viscosidade: ocorre nas anemias profundas; o aumento da velocidade do fluxo pode ficar tão grande a ponto de gerar sopro circulatório audível em várias partes do tórax;
Aumento da viscosidade: o aumento na viscosidade (por hipercolesterolemia ou policitemia–aumento do nº de eritrócitos) pode reduzir severamente o fluxo, podendo causar inclusive obstruções. Deve-se intervir com medicamentos para colesterol ou retirada de hemácias no caso da policitemia
O batimento cardíaco
O músculo cardíaco (miocárdio), estimulado pelo próprio coração ou pelo SNC, realiza movimentos de contração e relaxamento:
· Contração = SÍSTOLE (esvaziamento do coração) – atividade elétrica (despolarização)
· Relaxamento = DIÁSTOLE (entrada de sangue e fechamento das válvulas) – miocárdio polarizado (repouso).
Há 2 sístoles (atrial e ventricular) e 2 diástoles (atrial e ventricular tbm).
· Os 2 átrios contraem simultaneamente (sístole atrial ou auricular), o que faz com que o sangue passe para os ventrículos.
· Os ventrículos não oferecem resistência por realizarem diástole.
· Após, os 2 ventrículos realizam sístole simultaneamente (sístole ventricular), ejetando sangue para as artérias aorta (esquerdo) e pulmonar (direito).
Sístole e diástole ocorrem simultaneamente, mas sempre em cavidades diferentes: (quando ocorre diástole nos átrios, está ocorrendo sístole ventricular).
· Quando ocorre sístole ventricular, ocorre também aumento da pressão nas paredes do coração e nas artérias, importante para “empurrar” o sangue por todos os vasos e tecidos.
· Os batimentos cardíacos ocorrem de modo compassado e organizado; um conjunto de uma sístole atrial e ventricular e uma diástole atrial e ventricular constituem o CICLO CARDÍACO, que é usado para medir a FREQUÊNCIA CARDÍACA e a pressão arterial;
· A frequência cardíaca é medida em função do nº de ciclos cardíacos por minuto e varia conforme a atividade física do indivíduo. 
· A frequência cardíaca pode ser determinada pelo pulso ou pulsação, que pode ser medida manualmente na artéria radial localizada no punho.
Pressão arterial (PA)
O corre porque o sangue circula “preso” às artérias.
◦Durante seu movimento, o volume sanguíneo faz força sobre as paredes dos vasos durante as sístoles;
◦As paredes reagem com uma força contrária à do sangue, estabelecendo a pressão arterial.
Há 2 tipos de PA: mínima e máxima
◦PA Máxima ou sistólica:
Ocorre durante a sístole dos ventrículos;
Para adulto normal em repouso, oscila ente 12 e 13 cmHg.
◦PA Mínima ou diastólica:
◦Ocorre durante a diástole dos ventrículos;
◦Valor normal entre 8 a 9 cmHg.
Controle do batimento cardíaco
Pode ser feito pelo próprio coração (miogênico) ou pelo Sistema Nervoso Autônomo
CONTROLE MIOGÊNICO:
•capacidade autônoma de responder, mecanicamente, à tendência do aumento da pressão interna, expandindo o diâmetro do vaso e mantendo o fluxo constante.
•consiste na capacidade do músculo liso reagir;
•quando há aumento na pressão interna dos vasos, a tensão em suas paredes também tende a aumentar, fazendo com que as fibras musculares lisas expandam o volume do vaso;
•isso faz com que ocorra a abertura de canais de sódio e de cálcio na membrana, promovendo uma reação contrátil no vaso.
•Há 2 centros controladores no coração: o marcapasso (nódulo sinoatrial) e o nódulos atrioventriculares (NAV)
Marcapasso: localizado no átrio direito; inicia o ciclo cardíaco (desencadeia o estímulo)
NAV: recebem estímulo do marcapasso e repassam (controlam a propagação)
•O feixe de His liga o NAV ao miocárdio (fibras que conduzem impulso)
•Estes centros miogênicos são formados pelas células /fibras de Purkinge (células musculares cardíacas que geram e recebem estímulos elétrico).
MARCAPASSO ARTIFICIAL:
◦Sistema eletrônico inteligente, alimentado por uma pequena bateria, que libera choques indolores que alcançam o nervo vago, alterando sua capacidade de impulso;
◦Estimula o nervo a gerar impulso no coração;
◦É implantado no tórax e programado para realizar choques elétricos em intervalos regulares e contínuos;
◦Só funcionam na ausência do ritmo cardíaco natural. (Marcapasso está apto a reconhecer ou perceber a atividade cardíaca. Se não capta nenhuma pulsação natural, libera um impulso elétrico).
Controle nervosoautônomo (SNA):
•Controle realizado principalmente em situações provocadas pelas emoções;
•O bulbo nervoso, no tronco encefálico, é uma regiãodo SNC que controla as funções vegetativas do corpo (cardiovascular, pulmonar e digestiva) por meio dos nervos cranianos;
•O nervo vago é um dos nervos cranianos que se conecta ao marcapasso, fazendo a ligação do coração com o SNC (inervação parassimpática); Já inervação simpática (ou adrenérgica) do coração é realizada pelos nervos cardíacos;
•O controle nervoso autônomo é realizado por meio de mediadores químicos, como os neurotransmissores:
•Adrenalina–estimula o batimento cardíaco e vaso constrição periférica (por aumento de Ca2+ intracelular), aumentando a PA;
•Aceleração dos batimentos = taquicardia (S.N. AUTÔNOMO SIMPÁTICO).
•Acetilcolina – inibe a aceleração do batimento cardíaco (antagonista da adrenalina);
•Desaceleração dos batimentos = bradicardia (S.N. AUTÔNOMO PARASSIMPÁTICO).
Controle metabólico:
•O batimento cardíaco também é influenciado quimicamente pelas concentrações dos gases no sangue, principalmente gás carbônico (CO2) – gerado no metabolismo celular;
•Estas concentrações alteram o pH do sangue:
•Alta [CO2] = sangue acidificado = ACIDOSE – A acidose aumenta a frequência do batimento cardíaco–é gerada, por exemplo, pela contração de músculos esqueléticos no exercício físico.
•Baixa [CO2] = sangue alcalinizado = ALCALOSE – A alcalose diminui a frequência do batimento cardíaco
Eletrocardiograma (ECG)
· É o registro do potencial de ação cardíaco;
· Despolarização, polarização invertida e repolarização da massa muscular do miocárdio.
· Utiliza um eletrocardiógrafo – galvanômetro (mede a intensidade do fluxo da corrente elétrica que passa)
· É representado por gráfico que registra as oscilações elétricas que resultam da atividade do músculo cardíaco
· Existem valores padrões de intervalo correspondentes ao funcionamento ideal do coração;
· Caso o gráfico apresente alterações do padrão, pode-se detectar problemas cardíacos (arritmia, problemas em válvulas, infarto, bloqueio arterial ,etc).
· Resultados anormais:
O coração bate muito lentamente (abaixode60bpm);
O coração bate muito rápido (acimade100bpm);
O ritmo cardíaco não é regular;
O traço não parece normal.
Circulação sanguínea
Envolve o coração e os 4 vasos principais:
· Artéria aorta
· Artéria pulmonar
· Veia cava
· Veias pulmonares
Há dois tipos de circulação: a pequena (circulação pulmonar) e a grande (circulação sistêmica)
Grande circulação (circulação sistêmica)
· O sangue circula por todos os sistemas do corpo ao sair do coração;
· O objetivo desta circulação é levar oxigênio e nutriente a todos os tecidos; 
· O sangue arterial sai do coração pelo ventrículo esquerdo através da artéria aorta, circula por todos os tecidos do organismo e retorna com o sangue venoso (com CO2 do metabolismo celular de cada tecido) para o átrio direito pelas veias cavas (inferior e superior).
Pequena circulação (circulação pulmonar)
· Ocorre entre o coração e o pulmão;
· O sangue venoso sai do ventrículo direito pela artéria pulmonar;
· No pulmão ocorre à hematose (transformação do sangue venoso em arterial, por meio de oxigenação e difusão) e o sangue arterial volta pelas veias pulmonares para o átrio esquerdo, chegando ao ventrículo esquerdo de onde é bombeado pela artéria aorta, para iniciar a circulação sistêmica. 
· É importante notar que na circulação pulmonar a artéria pulmonar transporta sangue venoso e as veias pulmonares transportam sangue arterial, havendo, portanto uma inversão (o que também ocorre no cordão umbilical, onde a artéria umbilical transporta sangue venoso e as veias umbilicais, sangue arterial).
Circulação venosa e arterial
· O sangue no lado direito do coração é sempre venoso (rico em gás carbônico e representado pela cor azul) e o sangue no lado esquerdo é sempre arterial (rico em oxigênio e representado pela cor vermelha).
· OBS: HEMATOSE = No sangue que chegou aos pulmões (pela artéria pulmonar) a concentração de gás carbônico é maior (sangue venoso), e este gás se difunde dos capilares para os alvéolos. Nos alvéolos pulmonares a concentração de oxigênio é maior, então este gás se difunde para o sangue. Essa transformação do sangue rico em gás carbônico (venoso) em sangue rico em oxigênio (arterial) é chamada hematose. O sangue arterial retorna ao coração pelas veias pulmonares. OCORRE NOS ALVÉOLOS PULMONARES
Importância da circulação no controle da temperatura
· A circulação sanguínea influencia diretamente no controle da temperatura corpórea de animais homeotérmicos (como o homem e de mais mamíferos e aves).
· Quando a temperatura do meio está baixa (frio)–há uma tendência de aumentar o metabolismo para “produzir” mais calor. Uma das formas de realizar esse aumento é tremer (faz os músculos trabalharem mais). Para aumentar a circulação, ocorre uma vasoconstrição, o que aumenta a PA e assim, a velocidade de circulação do sangue.
· Quando a temperatura do meio está alta–ocorre o inverso, a tendência é diminuir o metabolismo. Ocorre vaso dilatação, diminuindo a PA – é por isso que algumas pessoas desmaiam em dias quentes, ou ficam geladas.
Distúrbios do sistema circulatório
Infarto do miocárdio:
· Ocorre quando algum vaso coronário (vasos que irrigam o coração) entope por um coágulo sanguíneo ou placa de gordura, impedindo que o tecido cardíaco receba sangue oxigenado. Isso faz com que este tecido morra por asfixia em alguns minutos, impedindo a propagação do impulso e assim causando uma parada cardíaca.
Arterioesclerose:
· É uma situação de endurecimento ou espessamento da parede das artérias;
· A diminuição da elasticidade arterial costuma provocar aumento da PA sistólica e diminuição da PA diastólica;
· Já a ATEROSCLEROSE é uma doença inflamatória crônica em que se formam ateromas (placas de gordura calcificada) dentro dos vasos sanguíneos. Isso faz com que os vasos percam elasticidade, não sendo capazes de regular seu calibre, o que ocasiona aumento da PA que pode até estourar o vaso, caracterizando um derrame.
· As duas situações não são sinônimos, embora a aterosclerose seja uma das causas do endurecimento das paredes arteriais.
Hipertensão arterial:
· O aumento da PA está relacionada a fatores emocionais, alimentação inadequada, sedentarismo e doenças como aterosclerose;
· Se uma pessoa apresenta PA alta na maior parte do dia e durante alguns meses, é considerada hipertensa, e recomenda – se tratamento e alteração no modo de vida;
· A hipertensão pode levar a infarto e derrame.
Isquemia cerebral:
· Caracteriza – se por bloqueio de um vaso sanguíneo, impedindo o sangue de seguir sua rota;
· Pode ser causado por coágulo ou ateroma;
· Determina a morte das células da região atingida que, dependendo do tamanho da área, pode causar paralisia ou mesmo morte.
Aneurisma:
· Dilatação anormal de um vaso sanguíneo (por enfraquecimento da parede do vaso, trauma ou doença vascular).
· Muito comum na população em geral, raramente causa sintomas ou problemas graves. Perigo = pode romper-se, resultando em hemorragia ou isquemia dos tecidos irrigados pela artéria atingida e gravidade do dano depende da área irrigada pelo vaso afetado.
Varizes:
· São veias dilatadas e tortuosas cujas válvulas são ineficientes na devolução do sangue ao coração; em consequência, o sangue acumula – se nas veias, dilatando-as.
· Ocorrem principalmente nos membros inferiores, mas podem surgir no reto ou ânus, causando as hemorroidas.
· Em 43% dos casos de varizes há antecedentes familiares porque elas podem ser transmitidas geneticamente.
· Mulher é mais afetada devido a fatores como menor massa muscular, gravidez e influência de hormônios sexuais.
· Ainda, varizes podem aparecer em pessoas sedentárias ou que permanecem muito tempo em posição ereta.