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Fisiologia Cardiovascular (Silverthorn) Marcelo Malpighi: (meados do século XVII) observou os capilares em microscópio. Wiiliam Harvey: propôs que o sangue não era absorvido pelo corpo, havendo uma rota anatômica de recirculação, uma vez que o fígado não conseguiria produzir tanto sangue quanto o observado sendo bombeado pelo coração (calculou e demonstrou que o peso do sangue que o coração bombeia em apenas uma hora e maior que o peso de todo o corpo.). Mostrou que as valvas do coração e das veias criavam um fluxo sanguíneo unidirecional, e que as veias transportavam o sangue de volta para o coração, não para os membros. Mostrou que o sangue que entrava no lado direito do coração ia para os pulmões antes de ir para o lado esquerdo do coração. Visão Geral do Sistema Circulatório Sistema de tubos (vasos sanguíneos) cheios de líquido (sangue), conectados a uma bomba (coração). Sangue: Captura o oxigênio nos pulmões, nutrientes no intestino e, os leva para as células corporais; Remove resíduos das células e calor para serem secretados Sistema Circulatório – Transportador Substâncias transportadas: Nutrientes, águas e gases (que chegam do meio externo); Materiais que se movem no interior do corpo (célula – célula) Resíduos eliminados pelas células O sistema circulatório possui importante papel na comunicação entre as células e na defesa do corpo contra invasores. Até então, a medicina europeia acreditava que: O sangue era produzido pelo fígado distribuído por todo o corpo pelas veias - O sangue seria todo consumido e, o fígado ficaria continuamente produzindo mais. O ar iria dos pulmões até os corações, onde era digerido e os “espíritos vitais” capturados. A partir do coração, o ar era distribuído para o corpo pelas artérias. Constituintes do Sistema Circulatório Coração Vasos sanguíneos (vasculatura) Células e plasma sanguíneo Coração: Dividido pelo septo (parede central) em hemisfério direito e esquerdo. Cada hemisfério possui um átrio (recebe o sangue que retorna ao coração) e ventrículo (bombeia o sangue para dentro dos vasos). Hemisfério direito: Recebe o sangue vindo dos tecidos e envia para os pulmões. Hemisfério esquerdo: Recebe o sangue oxigenado dos pulmões e o bombeia para os tecidos. No coração e nas veias é encontrado um sistema de valvas que assegura o fluxo unidirecional do sangue. Em pessoas vivas, o sangue bem oxigenado é vermelho-vivo e, o pouco oxigenado é vermelho-escuro. Em algumas condições, o sangue pouco oxigenado pode conferir coloração azulada a certas áreas da pele - Cianose Circulação Pulmonar: (sangue recebido dos tecidos) Átrio direito – (valva tricúspide) – Ventrículo direito - Artérias Pulmonares – Pulmão – Veias Pulmonares – Átrio esquerdo Circulação Sistêmica: (sangue recebido dos pulmões) Átrio esquerdo – (valva mitral) – Ventrículo esquerdo – Artéria aorta (ramifica-se até dimensões de capilares) – Tecidos – Veias cavas (superior e inferior) – Átrio direito Sistemas Portas 1. Ligação Sistema Digestório – Fígado, pela veia porta do fígado. (O fígado é um órgão importante de processamento de nutrientes e atua na destoxificação de substâncias estranhas) 2. Rins 3. Hipotálamo-Hipofisário: conecta o hipotálamo a adeno-hipófise Pressão, Volume, Fluxo e Resistência Pressão Os líquidos e gases fluem por gradientes de pressão (∆P). A pressão do líquido em movimento diminui com o aumento da distância. Se o líquido não está se movendo, a pressão exercida por ele é chamada de Pressão Hidrostática. A pressão do líquido em movimento tem dois componentes: Dinâmico: energia cinética do sistema Lateral: energia potencial exercida sobre as paredes do sistema. A pressão do sangue no organismo é dita Pressão Hidrostática, apesar do líquido estar em movimento. Pressão propulsora – pressão criada dentro dos ventrículos – é a força que impulsiona o sangue pelos vasos sanguíneos. Resistência (R) Um aumento na resistência de um vaso sanguíneo resulta em redução do fluxo por ele. Parâmetros que influenciam a R: Raio do tubo (r) Comprimento do tubo (L) Viscosidade (η) Velocidade Depende da taxa de fluxo e da área da seção transversal. O quão rápido o sangue flui ao passar por um tempo. Nos seres humanos, o coração gera alta P ao se contrair. Conforme o sangue flui pelo sistema, a pressão diminui pelo atrito entre sangue e parede dos vasos sanguíneos. A pressão mais alta nos vasos é encontrada na aorta e artérias sistêmicas. A pressão mais baixa ocorre nas veias cavas. A pressão é mensurada em mmHg. (equivale a pressão hidrostática exercida por uma coluna de mercúrio com 1 mm de altura sobre uma área de 1 cm²) Pode ser expressa em: Torr – 1 torr = 1 mmHg 1 cm H2O = 0,74 mmHg A pressão nos líquidos pode mudar sem alteração no volume – Exemplo: A pressão gerada pela contração do músculo ventricular é transferida para o sangue. Fluxo α ∆P Fluxo α 1/R 𝑅 = 8ηL 𝜋𝑟4 Lei de Poiseuille: 𝑅α ηL 𝑟4 ↑R ↔ ↑viscosidade ↑R ↔ ↑comprimento ↓R ↔ ↑raio Vasoconstricção: diminuição do diâmetro de um vaso sanguíneo. (Diminui o fluxo pelo vaso) Vasodilatação: aumento do diâmetro de um vaso sanguíneo. (Aumenta o fluxo pelo vaso). Fluxo α ∆P /R Fluxo (Q) – L/min ou mL/min v = Q/A A velocidade é maior em partes mais estreitas e, menor em partes mais largas. Músculo Cardíaco e o Coração Coração As artérias atuam como um reservatório de pressão durante a fase de relaxamento do coração, mantendo a pressão arterial média (PAM), que é a força impulsora do fluxo sanguíneo. A PAM é influenciada por dois parâmetros: Débito cardíaco – volume sanguíneo que o coração bombeia por minuto; Resistência periférica – resistência dos vasos sanguíneos ao fluxo sanguíneo por eles. PAM α Débito cardíaco x Resistência periférica A pericardite (inflamação do pericárdio) pode reduzir a lubrificação, possibilitando o atrito entre o coração e o pericárdio, criando um som chamado “atrito pericárdico”. Revertido pelo pericárdio (saco membranoso). Dentro dele, a superfície externa do coração é lubrificada pelo líquido pericárdico. Composto, principalmente, pelo músculo cardíaco – miocárdio, coberto por finas camadas internas e externas de epitélio e tecido conjuntivo. Os lados esquerdo e direito são divididos pelo septo interventricular. O sangue de um lado não se mistura com o do outro lado. No entanto, os dois lados contraem-se de modo coordenado – primeiro os átrios contraem juntos, depois os ventrículos juntos. No coração, são encontrados dois conjuntos de valvas que asseguram o fluxo sanguíneo unidirecional: Valva AV Valva Semilunar Localizadas entre átrios e ventrículos Localizadas entre ventrículos e artérias Formada por finos folhetos unidos na base a um anel conectivo. Os folhetos são ligeiramente mais espessos nas bordas e se conectam aos ventrículos pelas cordas tendíneas (tendões colagenosos) Cada valva semilunar tem 03 folhetos semelhantes a uma taça – fecham rapidamente quando o sangue tenta voltar para o ventrículo. As extremidades opostas das cordas estão fixadas nos músculos papilares (extensão do músculo ventricular) – dão estabilidade às cordas, mas não podem abrir e fechar as valvas ativamente. Não possuem tendões de conexão. As cordas tendíneas impedem que a valva seja empurrada para dentro do átrio, durante a contração do ventrículo. Quando isto acontece, ocorre a condição anormal conhecida por prolapso.(Lado direito) Valva pulmonar – entre o ventrículo direito e o tronco pulmonar (Lado esquerdo) Valva aórtica – entre o ventrículo esquerdo e a aorta Lado direito: valva AV tricúspide (3 folhetos) Lado esquerdo: valva AV bicúspide ou mitral (2 folhetos) Todos os vasos sanguíneos emergem da base do coração. Para isso, os ventrículos devem se contrair de baixo para cima para que o sangue seja ejetado pelo topo. Quatro anéis de tecido fibroso circundam as quatro valvas cardíacas. Esses anéis formam a origem e a inserção do músculo cardíaco – um arranjo que traciona ao mesmo tempo o ápice e a base quando os ventrículos se contraem. Esse tecido conectivo fibroso atua, ainda, como isolante elétrico – bloqueia a maior parte dos da transmissão de sinais elétricos entre átrios e ventrículos, assegurando que estes sinais sejam conduzidos por um sistema de condução especializado para o ápice do coração (gera uma contração do ápice para a base). Células marca-passo (célular autoexcitáveis) Representam 1% das células musculares cardíacas, sendo especializadas em gerar potenciais de ação espontaneamente. São responsáveis pela capacidade miogênica do coração – a contração do coração não depende de sinal externo ou do sistema nervoso central, mas origina-se dentro do próprio músculo cardíaco. As células autoexcitáveis são anatomicamente diferentes das células contráteis: São menores; Possuem poucas fibras contráteis; Não possuem sarcômeros organizados, logo não contribuem para a função contrátil do coração. A maior parte do coração é formada por células musculares cardíacas – miocárdio, sendo a sua maioria contrátil. As células marca-passo determinam a frequência dos batimentos cardíacos. Características das células musculares cardíacas contráteis: - Células musculares estriadas cardíacas; - Possuem fibras contráteis organizadas em sarcômeros; - São menores que as fibras estriadas esqueléticas e, possuem um núcleo por fibra; - Ramificam-se e juntam-se com células vizinhas por junções celulares, chamadas discos intercalares. Os discos intercalares possuem: Desmossomos: ligações fortes que mantêm as ligações unidas, havendo transmissão de força entre elas. Junções Comunicantes: conectam eletricamente uma célula cardíaca a outra. – Permitem que as ondas de despolarização se espalhem pelo músculo rapidamente (contração de todas as células quase que simultaneamente); (assemelha-se ao músculo liso) - Túbulos T maiores que os das células do estriado esquelético e, se ramificam dentro da célula; - Retículo sarcoplasmático menor que o do músculo esquelético – o músculo cardíaco depende, em parte, do Ca +2 extracelular para iniciar a contração. (assemelha-se ao músculo liso) - As mitocôndrias ocupam cerca de 1/3 do volume da célula, devido grande demanda energética. Em períodos de aumento de atividade, o coração utiliza quase todo o oxigênio trazido pelas artérias coronárias. – A única maneira de conseguir mais oxigênio para o músculo cardíaco em exercício é aumentando o fluxo sanguíneo. A redução do fluxo sanguíneo no miocárdio por estreitamento de um vaso coronariano, por coágulo ou depósito de gordura, pode causar danos ou até mesmo a morte de células miocárdicas. Acoplamento Excitação-Contração (EC) Potencial de ação: origina-se espontaneamente nas células marco-passo do coração e se propaga para as células contráteis através das junções comunicantes. 1 – Potencial de ação entra em uma célula contrátil, se move pelo sarcolema e entra nos túbulos T. 2 – Abre os canais de Ca +2 dependentes de voltagem tipo L 3 – A entrada de cálcio abre os canais liberadores de cálcio tipo rianodínico (RyR) no retículo sarcoplasmático. 4 – Os canais RyR se abrem e o cálcio estocado flui para fora do retículo sarcoplasmático e entra no citosol; 5 – A abertura múltipla de diferente canais de RyR se somam para criar o sinal de Ca +2 . 6 – O cálcio difunde-se pelo citosol para os elementos contráteis, onde se liga à troponina e inicia o ciclo de formação de pontes cruzadas e o movimento. 7 – Com a diminuição das concentrações citoplasmáticas de Ca +2 , este desliga-se da troponina, liberando a actina da miosina e, os filamentos contráteis deslizam de volta para a posição relaxada. 8 – O cálcio é transportado de volta para o retículo sarcoplasmático com a ajuda da Ca +2 -ATPase. 9 – No músculo cardíaco, o Ca +2 também é removido de dentro da célula pelo trocador Na + - Ca +2 (NCX). 10 - Um Ca +2 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. O sódio que entra na célula durante essa troca é removido pela Na + - K + -ATPase. A contração do músculo cardíaco pode ser graduada As células musculares cardíacas possuem a habilidade de uma única fibra muscular executar contrações graduadas (a fibra varia a quantidade de força que gera). A força gerada pelo músculo cardíaco é proporcional ao número de ligações cruzadas ativas – O número de ligações cruzadas é determinado pela quantidade de Ca +2 ligado à troponina. ] O processo de acomplamento EC no músculo cardíaco também é chamado de liberação de Ca+2-induzida pelo Ca+2 (LCIC) ↓Ca +2 – ↑ligações cruzadas não ativas – ↓Força de contração ↑Ca +2 ligado à troponina, ↑habilidade da miosina de formar as ligações cruzadas com a actina, ↑Força O comprimento do sarcômero é outro fator que influencia na força da contração do músculo cardíaco. Em um coração sadio, o estiramento das fibras individuais depende da quantidade de sangue presente nas câmeras cardíacas. Potenciais de Ação no Miocárdio Células Miocárdicas Contráteis Os potenciais de ação destas células possuem similaridades com os dos neurônios e músculos esqueléticos: A fase de despolarização rápida do potencial de ação é resultado da entrada de Na + ; A fase de repolarização rápida é devida à saída do K + da célula. Principal diferença: As células miocárdicas possuem potencial de ação mais longo (entrada de Ca +2 ) (Exemplo – Em neurônio e fibra muscular, o potencial de ação dura cerca de 1 a 5 ms; Já em uma célula cardíaca contrátil, pode atingir 200 ms ou mais) Fase 4: Potencial de membrana em repouso – aproximadamente -90mV Fase 0: Despolarização Evento: A onda de despolarização entra na célula contrátil através das junções comunicantes e, o potencial de membrana torna-se positivo (atinge cerca de +20 mV, antes dos canais de Na + se fecharem) – Os canais de Na + de voltagem se abrem, permitindo que a entrada desses íons despolarize rapidamente a célula. Fase 1: Repolarização inicial: Evento: Os canais de Na + se fecham, iniciam a repolização à medida que o K + deixa a célula pelos canais de K + abertos. Fase 2: Platô Evento: Diminuição na permeabilidade de K + e aumento na permeabilidade ao Ca +2 – Os canais de Ca +2 dependentes de voltagem ativados pela despolarização foram abertos lentamente nas fases 0 e 1. Quando finalmente abrem, o Ca +2 entra na célula, enquanto os canais “rápidos” de K + se fecham. Fase 3: Repolarização rápida Evento: O platô termina quando os canais de Ca +2 se fecham e a permeabilidade ao K + aumenta mais uma vez. 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. O potencial de ação miocárdico mais longo ajuda a impedira contração sustentada – Tétano. No músculo cardíaco, o longo período de potencial de ação permite que o período refratário termine simultaneamente à fase de contração. Quando ocorre um segundo potencial de ação, a célula miocárdica está quase toda relaxada, impedindo a somação. Já no músculo esquelético, o período refratário e o potencial de ação terminam no início da contração. Assim, o disparo de um segundo potencial de ação causa a somação das contrações. Se forem disparados sucessivos potenciais de ação ocorre a contração sustentada – Tétano. Período Refratário: período após um potencial de ação em que um estímulo normal não pode gerar um segundo potencial de ação. Células Miocárdicas Autoexcitáveis Capacidade de gerar potenciais de ação sem estímulo do SNC - essa habilidade é resultado do potencial de membrana instável das células miocárdicas (inicia em -60mV e ascende em direção limiar). Possível causa da instabilidade do potencial de membrana dessas células: As células autoexcitáveis contêm canais diferentes dos outros tecidos excitáveis. Quando o potencial de membrana é -60mV, os canais If (que são permeáveis a K + e Na + ) estão abertos. Quando esses canais se abrem em potenciais de membrana negativos, o influxo de sódio excede o efluxo de potássio. O influxo resultante de carga positiva despolariza lentamente a célula autoexcitável – À medida que o potencial de membrana torna-se mais positivo, os canais de If fecham-se gradualmente e, ocorre a abertura de alguns canais de Ca +2 . O resultante de influxo de cálcio continua a despolarização (o potencial de membrana move-se para o limiar). Quando o potencial de membrana atinge o limiar: canais adicionais de Ca +2 dependentes de voltagem se abrem. – O cálcio entra rapidamente na célula: Fase de despolarização rápida. Quando os canais de Ca +2 se fecham no pico do potencial de ação, os canais lentos de K + estão se abrindo. – O resultante do efluxo de K + causa a fase de repolarização rápida. A frequência cardíaca é determinada pela velocidade nas quais as células marca-passo despolarizam. O intervalo entre os potenciais de ação pode ser alterado pela alteração da permeabilidade das células autoexcitáveis para diferentes íons e, isso modifica a duração do potencial marca-passo. Potencial marca-passo – potencial de membrana instável das células miocárdicas. Não é considerado “potencial de repouso”, uma vez que nunca permanece em valor constante. O potencial de ação é disparado sempre que o potencial marca- passo é disparado. Canais If: Permitem o fluxo da corrente e possuem propriedades não usuais. Pertencem à família dos canais HCN – canais dependentes de nucleotídeos cíclicos ativados por hiperpolarização. Em outras células excitáveis, a fase de despolarização é devida à abertura de canais de Na + dependentes de voltagem. O coração como uma bomba A comunicação elétrica no coração começa com um potencial de ação em uma célula autoexcitável. Despolarização: Propaga-se rapidamente para as células vizinhas pelas junções comunicantes nos discos intercalares. É seguida por uma de contração, que passa pelo átrio e depois para o ventrículo. Inicia no nó Sinoatrial (nó SA) e, propaga-se por um sistema especializado de condução, constituído de fibras autoexcitáveis não contráteis. Do nó AV, a despolarização segue para o ventrículo. 1 - O sinal elétrico para a contração inicia quando o nó SA emite um potencial de ação e a despolarização se propaga para as células vizinhas pelas junções comunicantes. 2 – Ocorre condução elétrica rápida através das vias de condução intermodais. 3 – Ocorre condução elétrica lenta através das células contráteis do átrio. 4 – O sinal elétrico passa do nó AV para o fascículo AV e seus ramos até o ápice do coração. 5 – Transmissão rápida dos impulsos pelos ramos subendocardíacos (fibras de Purkinje). (Velocidade até 4 ms – as células contráteis do ápice do coração se contraem quase ao mesmo tempo). Via internodal ramificada que conecta o nó SA com o nó AV. Fibras de Purkinje Células de condução especializadas dos ventrículos. Transmitem os sinais elétricos rapidamente para baixo pelo fascículo atrioventricular (feixe AV) ou feixe de His, no septo ventricular. O fascículo, percorrido um curto caminho no septo, divide-se em ramos esquerdo e direito, que seguem para o ápice do coração e, subdividem-se em fibras de Purkinje, que se espalham lateralmente entre as células contráteis. Nó Sinoatrial – células autoexcitáveis no átrio direito que servem como principal marca-passo. Nó Atrioventricular – células autoexcitáveis perto do soalho do átrio direito. Na junção entre os átrios e os ventrículos, há o esqueleto fibroso do coração que atua como barreira que impede que os sinais elétricos sejam transferidos dos átrios pelos ventrículos. O nó AV é o único caminho através do qual os potenciais de ação podem alcançar as fibras contráteis dos ventrículos. Importâncias do nó AV: - Os sinais elétricos devem ser conduzidos pelo nó AV, uma vez que, se o impulso elétrico vindo dos átrios fosse conduzido diretamente para os ventrículos, esses iniciariam a contração pela parte superior do coração e, o sangue seria jogado para baixo, ficando represado na parte inferior dos ventrículos. - O nó AV atrasa um pouco a transmissão do potencial de ação, devido à diminuição na velocidade de condução dos sinais através das células nodais. Nesta região, os potenciais de ação se movem com somente 1/20 da velocidade na via internodal atrial. Os marca-passos determinam a frequência cardíaca: As células do nó SA determinam o ritmo dos batimentos cardíacos, por apresentarem o ritmo mais rápido – maior frequência de potenciais de ação. (aproximadamente, 70 impulsos por minuto). Outras células de condução, como as do nó AV e fibras de Purkinje, possuem potencias de repouso instáveis e podem agir como marca-passos em algumas condições, mas por terem ritmos mais lentos não determinam o ritmo dos batimentos cardíacos. (Nó AV – 50 impulsos por minuto; Fibras de Purkinje – 25 a 40 impulsos por minuto). Se o nó SA estiver “danificado”, outras estruturas irão funcionar como marca-passo e a frequência cardíaca se ajustará ao novo ritmo. Eletrocardiograma Mostra a soma da atividade elétrica gerada pelas células do coração. Os eletrodos são posicionados nos braços e na perna esquerda, formando um triângulo hipotético ao redor do coração (Triângulo de Eithoven) – os lados do triângulo correspondem às três derivações (ou pares de eletrodos). Enquanto um potencial de ação é um evento elétrico em uma única célula, o ECG é um registro extracelular que representa a soma de múltiplos potenciais de ação ocorrendo em várias células miocárdicas. Ondas do ECG Componentes: Ondas – traçado que sobre e desce a partir da linha de base Segmentos – partes da linha de base entre as ondas As três principais ondas podem ser vistas na derivação I de um registro eletrocardiográfico normal: 1ª Onda: onda P – corresponde à despolarização atrial; Próximo trio de ondas: Complexo QRS – representa a onda progressiva da despolarização ventricular. (A onda Q pode estar ausente em um ECG normal) Onda final: onda T – representa a repolarização dos ventrículos. Em situações de bloqueio cardíaco completo, a condução dos sinais elétricos dos átrios para os ventrículos através do nó AV está bloqueada. – O nó SA dispara na frequência de 70 impulsos por minuto, porém os impulsos não alcançam o ventrículo. Os ventrículos precisam se ajustar a um novo marca-passo, e suas células autoexcitáveismais rápidas disparam em cerca de 35 impulsos por minuto, resultando em contrações menos frequentes nos ventrículos do que nos átrios. Se as contrações ventriculares forem muito lentas para manterem o fluxo sanguíneo adequado, é necessária a implantação de um marca-passo mecânico por meio de cirurgia – aparelhos alimentados por bateria que mantêm o ritmo cardíaco artificialmente em uma frequência predeterminada. Um eletrodo atua como eletrodo positivo da derivação, outro como eletrodo negativo da derivação e, o terceiro eletrodo é inativo. Exemplo: Na derivação I, o eletrodo do braço esquerdo é dado como positivo e, o do braço direito como negativo. – Se a onda elétrica se mover do coração para o eletrodo positivo, a onda do ECG ascende da linha da base; Se o movimento resultante de cargas do coração dirigir-se para o eletrodo negativo, o traçado move-se para baixo. Diferença das amplitudes do potencial de ação e ECG: Potencial de ação ventricular: variação de voltagem de 110 mV ECG: 1 mV no momento em que ela atinge a superfície. Intervalos – combinações de ondas e segmentos (A repolarização dos átrios está incorporada no complexo QRS) Ciclo Cardíaco Inicia com os ventrículos e átrios em repouso. O ECG inicia com a despolarização atrial. A contração atrial inicia durante a parte final da onda P e continua durante o segmento P-R. (Durante o segmento P-R, o sinal elétrico desacelera quando passa no nó AV e do fascículo AV). A contração ventricular inicia logo após a onda Q e continua na onda T. Os ventrículos são repolarizados durante a onda T – relaxamento ventricular. Durante o segmento T-P, o coração está eletricamente quiescente (relaxado). Fibrilação - Quando as células do miocárdio perdem a coordenação e contraem de maneira desorganizada. Fibrilação atrial – Mais comum e, frequentemente, sem sintomas, mas que pode trazer consequências graves (como AVE) se não tratada. Fibrilação ventricular – ameaça imediata à vida. Sem a contração coordenada, os ventrículos não conseguem bombear o sangue suficiente para suprir adequadamente oxigênio para o encéfalo. – Uma forma de corrigir esse problema é administrando um choque elétrico no coração, que cria uma despolarização que dispara um potencial de ação em todas as células simultaneamente, coordenando-as novamente. Ciclo Cardíaco ou Ciclo contração- relaxamento: Como a despolarização inicia a contração muscular, os eventos elétricos (ondas do ECG) podem ser associados aos eventos mecânicos (contração e relaxamento) do coração. Os eventos mecânicos ocorrem logo após os sinais elétricos, assim como a contração de uma única célula miocárdica ocorre após o seu potencial de ação. Atualmente, um ECG padrão no uso clínico contém doze derivações – utilizam-se várias combinações com os eletrodos nos três membros, mais outros seis eletrodos colocados no tórax. As diferentes derivações vão fornecer visões mais detalhadas sobre a condução elétrica no coração. Interpretação dos ECGs 1. Frequência cardíaca Normalmente, cronometrada do início de uma onda P até o início da próxima onda P ou, do pico de uma onda R até o pico da onda R seguinte. Frequência cardíaca considerada normal: 60 a 100 batimentos por minuto. 2. Ritmo dos batimentos cardíacos Pode ser regular (normal) ou irregular. 3. Formas das ondas normais Após determinar a frequência cardíaca e o ritmo, devem ser analisadas as ondas de forma individual – se estão reconhecíveis ou não. (Para isso, podem ser escritas as letas P, R e T sobre as ondas) 4. Relação do Complexo QRS para cada onda P. Condição normal: Para cada complexo QRS deve haver uma onda P. E havendo essa relação, o comprimento do segmento P-R deve ser constante. Patologias e ECG Podem ser observadas pelo por um ECG diversas condições anormais no coração que podem ter consequências graves. Alterações na velocidade de condução, no alargamento do coração ou dano no tecido devido a um período de isquemia (falta de irrigação sanguínea); Arritmias cardíacas – problemas elétricos que surgem durante a geração ou condução de potenciais de ação; Contrações ventriculares prematuras (CVPs) – (tipo de arritmia) são batimentos extras que ocorrem quando uma célula autoexcitável, que não as do nó SA, dispara um potencial de ação fora da sequência. Síndrome do QT longo (SQLT) – alterações no intervalo QT. Possui diversas formas: Canalopatias herdadas que ocorrem mutações nos canais de sódio e potássio do miocárdio. Tipo em que os canais iônicos são normais, mas a proteína anquirina-B, que ancora os canais na membrana celular, é anormal. Formas iatrogênicas – causadas por algum medicamento. Contração e Relaxamento – ciclo cardíaco O ciclo cardíaco possui duas fases: O ECG fornece informações da frequência cardíaca e do ritmo, da velocidade de condução e até mesmo da condição dos tecidos do coração. Atletas treinados podem apresentar frequência cardíaca de repouso menor que a considerada normal. Taquicardia: frequência mais rápida que a normal. Bradicardia: frequência mais baixa que a normal. Arritmia (ritmo irregular) – pode ser resultado de um batimento extra benigno ou de condições mais sérias, como a fibrilação atrial (o nó SA perde o controle de marca-passo). Se não houver a relação entre complexo QRS e onda P, pode existir um problema na condução dos sinais do nó AV. Em casos de bloqueio cardíaco (problema mencionado anteriormente), os potencias de ação vindos do nó SA podem não ser transmitidos para os ventrículos através do nó AV. – Nessas condições, uma ou mais ondas P podem ocorrer sem iniciar um complexo QRS. No terceiro grau do bloqueio cardíaco (caso mais grave), os átrios despolarizam regularmente em um determinado ritmo e os ventrículos em um ritmo muito mais lento. Diástole – período em que o músculo cardíaco relaxa; Sístole – período em que o músculo cardíaco contrai. Fases: 1. Diástole atrial e ventricular – Coração em repouso Os átrios estão se enchendo de sangue vindo das veias. Os ventrículos acabaram de completar uma contração – à medida que os ventrículos relaxam, as valvas AV se abrem e o sangue flui por ação da gravidade dos átrios para os ventrículos. 2. Sístole atrial – Término do enchimento ventricular Pelo menos, 20% do enchimento dos ventrículos é realizado quando os átrios contraem e empurram o sangue. (A maior parte é por gravidade) A sístole atrial inicia seguindo a onda de despolarização que percorre rapidamente os átrios. Uma pequena quantidade de sangue volta para as veias – não há valvas entre os átrios e veias. 3. Contração ventricular precoce e primeira bulha cardíaca Enquanto os átrios se contraem, a onda de despolarização se move lentamente pelas células condutoras do nó AV, pelas fibras de Purkinje até o ápice do coração. A sístole ventricular inicia no ápice do coração – as bandas musculares em espiral empurram o sangue para cima em direção à base – O sangue empurrado contra a porção inferior das valvas AV faz elas se fecharem. Ainda com o ventrículo cheio de sangue (valvas AV e valvas semilunares fechadas), o mesmo continua a se contrair – Contração do ventrículo isovolumétrica. Enquanto os ventrículos iniciam sua contração, as fibras musculares atriais repolarizam e relaxam. O sangue volta a fluir das veias para os átrios quando a pressão no interior deles atingem valores inferior às pressões nas veias. 4. Ejeção ventricular – Bomba Cardíaca A contração nos ventrículos gera pressão suficiente para abrir as valvas semilunares. Essa pressão torna-se força motriz para o fluxo sanguíneo – o sangue com alta pressão é forçado pelas artérias, deslocando (empurrando) o sangue com baixa pressão que as preenchia. 5. Relaxamentoventricular e segunda bulha cardíaca No final da ejeção ventricular, os ventrículos começam a repolarizar e a relaxar – diminui a pressão dentro deles. Com a pressão ventricular inferior à pressão das artérias, o fluxo sanguíneo começa a retornar para o coração. – Este fluxo retrógrado enche as cúspides em forma de taça das valvas semilunares, forçando-as para a posição fechada. Quando as valvas semilunares se fecham, os ventrículos tornam-se câmeras isoladas. As valvas continuam fechadas, um vez que a pressão ventricular ainda é maior que a pressão dos átrios – Relaxamento ventricular isovolumétrico. Primeira bulha cardíaca, S1 – geradas pelas vibrações seguintes ao fechamento das valvas AV. É o “tum” do “tum-tá” O fechamento das valvas AV isola os átrios dos ventrículos – dessa forma, o enchimento dos átrios é independente do que ocorre nos ventrículos. Durante essa fase, as valvas AV continuam fechadas e os átrios se enchendo. Segunda bulha cardíaca, S2 – geradas pelas vibrações devido ao fechamento das válvulas semilunares. É o “tá” do “tum-tá” Quando o relaxamento ventricular torna a pressão ventricular inferior à pressão dos átrios, as valvas AV se abrem e, o sangue acumulado nos átrios, durante a contração ventricular, flui rapidamente para os ventrículos. – Início de um novo ciclo. Volume Diastólico Final (VDF) – volume máximo atingido com o enchimento máximo do ventrículo que ocorre no final do relaxamento ventricular (diástole). (ponto B) Volume Sistólico Final (VSF) – volume deixado no ventrículo ao final da contração. É a menor quantidade de sangue que o ventrículo em um ciclo cardíaco. (ponto D) Atuação do Sistema Nervoso O Sistema Nervoso modula a frequência cardíaca. A frequência cardíaca é iniciada pelas células autoexcitáveis do nó SA, porém é modulada por estímulos neurais e hormonais. A atividade parassimpática diminui a frequência cardíaca e, a simpática aumenta. Volume Sistólico (medido em mL/batimento) Quantidade de sangue bombeado por um ventrículo durante uma contração. Volume sanguíneo antes da contração (VDF) – Volume sanguíneo após a contração (VSF) = Volume Sistólico Não é um volume constante e, pode aumentar até 100 mL durante exercícios. Débito Cardíaco (eficácia do coração como uma bomba) Volume sanguíneo ejetado pelo ventrículo esquerdo em um determinado período de tempo. É um indicador do fluxo sanguíneo, mas não informa como o sangue é distribuído entre os tecidos. Pode ser calculado por: Débito Cardíaco (DC) = Frequência Cardíaca (bat/min) x Volume Sistólico (mL/bat) A média do volume total de sangue é aproximadamente 5L/min. (Condições normais) – Significa que, em repouso, um lado do coração bombeia todo o sangue através do corpo em apenas 1 min. Em geral, o débito cardíaco é o mesmo em ambos os ventrículos. Durante o exercício físico, o DC pode chegar de 30 a 35 L/min. Controle Parassimpático O neurotransmissor parassimpático acetilcolina (ACh) diminui a frequência cardíaca. A ACh ativa os receptores colinérgicos muscarínicos que influenciam os canais de potássio e cálcio nas células marca-passo. A permeabilidade ao K + aumenta – hiperpolariza a célula – o potencial marca-passo inicial em um valor mais negativo. A permeabilidade ao Ca +2 diminui – retarda a taxa em que o potencial marca-passo despolariza. Resultado: A célula vai levar mais tempo para alcançar o limiar, atrasando o início do potencial de ação no marca-passo e diminuindo a frequência. Controle Simpático Acelera a frequência cardíaca. A noradrenalina (dos neurônios simpáticos) e adrenalina (da medula da glândula suprarrenal) aumentam o fluxo iônico através dos canais If e de Ca +2 . As catecolaminas exercem seus efeitos ligando-se e ativando receptores β1-adrenérgicos nas células autoexcitáveis. Esses receptores utilizam o sistema de segundo mensageiro AMPc para alterar as propriedades de transporte dos canais iônicos. (Nos canais If – o próprio AMPc é o mensageiro, que quando se liga para abrir esses canais, estes permanecem abertos por mais tempo). Resultado: A permeabilidade aumentada de Na + e Ca +2 acelera a despolarização e a frequência cardíaca. Um aumento da frequência cardíaca pode ser alcançando de duas formas: 1. Diminuindo a atividade parassimpática – quando retirada das células autoexcitáveis, estas assumem a frequência intrínseca de despolarização e a frequência cardíaca aumento para 90 a 100 bpm. 2. Estímulo simpático – a noradrenalina (adrenalina) nos receptores β1 acelera a taxa de despolarização das células autoexcitáveis. As subdivisões também alteram a velocidade de condução no nó AV. 1. A ACh desacelera a condução dos potenciais de ação através do nó AV 2. As catecolaminas (adrenalina e noradrenalina) aceleram a condução dos potenciais de ação através do nó AV e do sistema de condução. Fatores que influenciam o volume sistólico A força de contração ventricular é afetada por dois parâmetros: 1. Comprimento da fibra muscular no início da contração – determinada pelo volume sanguíneo no ventrículo no início da contração (VDF) 2. Contratilidade do coração – capacidade intrínseca de uma fibra muscular cardíaca de se contrair em qualquer comprimento da fibra. É uma função da interação do Ca +2 com os filamentos contráteis. Relação comprimento-tensão e a Lei de Frank-Staling do coração No coração, é observado o mesmo comportamento acima: Se mais sangue chegar ao ventrículo, as fibras musculares se estiram mais, aumentando a força de contração, ejetando mais sangue. Curva de Starling – relação entre estiramento e força no coração intacto. Controle Tônico Em geral, é dominado pela porção parassimpática. Quando todos os sinais simpáticos e parassimpáticos estão bloqueados, a frequência de despolarização espontânea do nó SA é de 90 a 100 vezes por minuto – Para alcançar a frequência de 70 bpm, a atividade parassimpática tônica deve diminuir a frequência intrínseca de 90 bpm. Força de contração ↑ - Volume sistólico ↑ Nos músculos estriados: a força gerada por uma fibra muscular é diretamente relacionada com o comprimento do sarcômero – quanto mais alongada estiver a fibra e o sarcômero no início da contração, maior será a tensão desenvolvida, até o limite máximo. e Pré-carga – grau de estiramento do miocárdio antes do início da contração. Representa a carga colocada sobre o músculo cardíaco antes que ele contraia. e Eixo x: representa o VDF – indica medida de estiramento dos ventrículos e comp. dos sarcômeros. Eixo y: representa o volume sistólico – indicador da força de contração. O gráfico mostra que o débito sistólico é proporcional ao VDF. Quanto mais sangue chega ao coração, mais força na contração e mais sangue ejetado. Volume sistólico e retorno venoso O volume diastólico final é, em geral, determinado pelo retorno venoso (quantidade de sangue que retorna ao coração pela circulação venosa). Fatores que influenciam: a) Bomba do músculo esquelético Contrações do músculo esquelético que espremem as veias (particularmente nas pernas), comprimindo-as e empurrando o sangue para o coração. b) Bomba respiratória Criada pelo movimento do tórax durante a inspiração: O tórax se expande e o diafragma se move em direção ao abdome – a cavidade torácica aumenta e desenvolve uma pressão subatmosférica – Diminui a pressão na veia cava inferior e permite que mais sangue entre na mesma. Junto a isso, há aumento de pressão no lado de fora das veias abdominais, o que aumenta o retorno venoso. c) Inervação simpática das veias Quando ocorre constrição das veias, o seu volume diminui,empurrando mais sangue para o coração. – Com o volume ventricular maior no início da próxima contração, o ventrículo contrai com mais força, enviando sangue para o lado arterial da circulação. Contratilidade – controlada pelos sistemas nervoso e endócrino Toda substância que afeta a contratilidade é chamada de agente inotrópico e, sua influência é chamada de efeito inotrópico. A contratilidade é distinta da relação comprimento-tensão. Aumenta conforme a quantidade de cálcio disponível para a contração aumentar. Lei de Frank-Starling: Volume sistólico ↑ - Volume diastólico final ↑ Durante os períodos em que se está imóvel, sentado ou em pé, essa bomba não auxilia no retorno venoso. Substância química: ↑contratilidade: efeito inotrópico positivo. ↓contratilidade: efeito inotrópico negativo Pós-Carga Carga combinada do sangue no ventrículo (o VDF) e da resistência durante a contração ventricular. O aumento da pós-carga é vista em várias situações patológicas, incluindo a pressão sanguínea arterial elevada e a perda da distensibilidade (complacência) da aorta. Para manter constante o volume sistólico quando a pós-carga aumenta, o ventrículo deve aumentar a força de contração → Aumenta a necessidade de oxigênio e de produção de ATP para o músculo cardíaco. Se o aumento da pós-carga se torna crônico: as células miocárdicas hipertrofiam → Aumento da espessura da parede ventricular. A pressão sanguínea arterial é usada com frequência como um indicador indireto da pós-carga. A fração de ejeção é um índice que pode ser visto por ecocardiografia e, indica a porcentagem de VDF ejetado em u ma contração (débito sistólico/VDF). O débito cardíaco varia de acordo com a frequência cardíaca e com o volume sistólico. A frequência cardíaca é modulada pelo SNA e pela adrenalina. O volume sistólico é uma função da relação intrínseca comprimento-tensão da Lei de Frank- Starling. O retorno venoso é o principal determinante do VDF e do estiramento.
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