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Autora: Profa. Daniella do Carmo Buonfiglio Colaboradoras: Profa. Roberta Pasqualucci Ronca Profa. Claudia Ferreira dos Santos Ruiz Figueiredo Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano Fisiologia Geral Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Professora conteudista: Daniella do Carmo Buonfiglio Daniella do Carmo Buonfiglio é licenciada e bacharel em Ciências Biológicas pela Universidade Metodista de São Paulo e doutora em Ciências (na área de fisiologia humana) pela Universidade de São Paulo. Seu interesse em neurofisiologia e, particularmente, na cronobiologia conduziu‑a a realizar o doutorado com o professor doutor José Cipolla‑Neto, do Instituto de Ciências Biomédicas, da USP. Durante seu doutorado, desenvolveu um projeto paralelo como parte de um estágio na Université Louis Pasteur, em Strasbourg, França, na qual aprendeu novas técnicas que seriam utilizadas posteriormente em seu trabalho no Brasil. Já pós‑graduada, decidiu continuar sua linha de pesquisa, no doutorado, sobre os ritmos circadianos na retina de animais diabéticos, aprofundando nos mecanismos de ação. Durante seu pós‑doutorado, começou a experiência docente com a orientação de alunos de iniciação cientifica. Atualmente, ministra aulas de fisiologia humana, citologia e histologia na Universidade Paulista (UNIP), para os cursos de graduação em Biologia, Farmácia e Biomedicina. Recentemente, retornou à pesquisa, realizando um novo pós‑doutorado na Universidade de São Paulo, estudando o impacto da obesidade no comportamento maternal e lactação. © Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) B943f Buonfiglio, Daniella do Carmo. Fisiologia geral / Daniella do Carmos Buonfiglio. – São Paulo: Editora Sol, 2019. 128 p., il. Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XXV, n. 2‑137/19, ISSN 1517‑9230. 1. Fisiologia. 2. Sistema cardiovascular. 3. Sistema renal. I. Título. CDU 612 U502.44 – 19 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Prof. Dr. João Carlos Di Genio Reitor Prof. Fábio Romeu de Carvalho Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças Profa. Melânia Dalla Torre Vice-Reitora de Unidades Universitárias Prof. Dr. Yugo Okida Vice-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa Profa. Dra. Marília Ancona‑Lopez Vice-Reitora de Graduação Unip Interativa – EaD Profa. Elisabete Brihy Prof. Marcelo Souza Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar Prof. Ivan Daliberto Frugoli Material Didático – EaD Comissão editorial: Dra. Angélica L. Carlini (UNIP) Dra. Divane Alves da Silva (UNIP) Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR) Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT) Dra. Valéria de Carvalho (UNIP) Apoio: Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico: Prof. Alexandre Ponzetto Revisão: Gustavo Guiral Lucas Ricardi Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Sumário Fisiologia Geral APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................7 Unidade I 1 INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA HUMANA ......................................................................................................9 1.1 Organização funcional do corpo humano ....................................................................................9 1.2 Controle do meio interno e homeostase .................................................................................... 10 1.3 Transporte de substâncias por meio da membrana celular ................................................ 11 2 SISTEMA CARDIOVASCULAR ....................................................................................................................... 12 2.1 Circulação do sangue (circulação pulmonar e sistêmica) ................................................... 14 2.2 Ciclo cardíaco ......................................................................................................................................... 16 2.2.1 Bulhas cardíacas ...................................................................................................................................... 18 2.3 Débito cardíaco ..................................................................................................................................... 18 2.4 Automatismo cardíaco ....................................................................................................................... 19 2.5 Potencial de ação cardíaco ............................................................................................................... 20 2.6 Ritmicidade cardíaca e o sistema de condução ....................................................................... 23 3 ELETROCARDIOGRAMA (ECG) .................................................................................................................... 24 3.1 Regulação da pressão arterial ......................................................................................................... 25 3.2 Regulação neural da pressão arterial ........................................................................................... 27 3.3 Regulação humoral da pressão arterial ...................................................................................... 30 4 SISTEMA SANGUÍNEO.................................................................................................................................... 32 4.1 Composição do sangue (porção líquida e celular) .................................................................. 32 4.2 Funções dos eritrócitos, leucócitos e plaquetas ...................................................................... 35 4.3 Tipos sanguíneos .................................................................................................................................. 39 4.4 Hemostasia.............................................................................................................................................. 42 Unidade II 5 SISTEMA RESPIRATÓRIO ............................................................................................................................... 49 5.1 Vias aéreas – porção condutora e respiratória ......................................................................... 49 5.2 Mecânica ventilatória, volumes e capacidades pulmonares .............................................. 53 5.3 Difusão dos gases, transporte dos gases pelo sangue e pressões de trocas gasosas ......................................................................................................................................... 58 5.4 Transporte de oxigênio no sangue ................................................................................................ 60 5.5 Controle nervoso da respiração ...................................................................................................... 64 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15/ / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 6 SISTEMA RENAL ............................................................................................................................................... 64 6.1 Morfologia funcional do rim ........................................................................................................... 64 6.2 Filtração glomerular ............................................................................................................................ 70 6.3 Absorção, excreção e formação da urina ................................................................................... 73 6.4 Túbulo proximal .................................................................................................................................... 74 6.5 Alça de Henle ......................................................................................................................................... 75 6.6 Túbulo distal e túbulo coletor ......................................................................................................... 77 6.7 Regulação da reabsorção de NaCl e água .................................................................................. 78 6.8 Regulação do volume e osmolaridade pelo rim ...................................................................... 79 Unidade III 7 SISTEMA DIGESTÓRIO .................................................................................................................................... 88 7.1 Estrutura geral do sistema digestório: processos de mastigação, deglutição, digestão, absorção e defecação ..................................................................................... 88 7.2 Resposta integrada a uma refeição .............................................................................................. 95 7.3 Glândulas anexas: fígado e pâncreas .........................................................................................107 8 DIGESTÃO .........................................................................................................................................................110 8.1 Digestão e absorção dos carboidratos .......................................................................................110 8.2 Digestão e absorção das proteínas .............................................................................................111 8.3 Digestão e absorção dos lipídios ..................................................................................................112 8.4 Secreção e absorção de água e eletrólitos ...............................................................................113 7 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 APRESENTAÇÃO Esta disciplina visa construir, com o aluno, uma base adequada de conhecimentos sobre o funcionamento dos órgãos e sistemas do corpo humano. A disciplina aborda os aspectos fisiológicos dos sistemas cardiovascular, sanguíneo, respiratório, renal e digestório; e tem o objetivo geral de possibilitar ao aluno o conhecimento do funcionamento fisiológico do organismo vivo. A disciplina pretende demonstrar o desempenho e a disposição dos diversos órgãos, abordando aspectos fisiológicos, anatômicos e moleculares de cada sistema estudado, para que o aluno possa integrar esse conhecimento à sua área de atuação profissional. Inicialmente, faremos uma introdução à fisiologia, quando o aluno será apresentado aos conceitos básicos de fisiologia e iniciará a investigação da atividade e do equilíbrio do corpo humano. Na sequência serão estudados os sistemas cardiovascular e sanguíneo, responsáveis pelo transporte e pela distribuição de substâncias para todo organismo; bem como o sistema respiratório, especializado na captação do oxigênio (O2) e na eliminação do gás carbônico (CO2), e o sistema renal, responsável pela depuração do organismo. Posteriormente analisaremos o sistema digestório, que trata dos eventos relacionados à mastigação, à digestão e à absorção dos nutrientes oriundos da alimentação. INTRODUÇÃO A palavra “fisiologia” origina‑se de dois termos gregos: physis (natureza) e logos (estudo). Então, de forma literal, significa o estudo da natureza. Entretanto, o termo refere‑se aos estudos dos fenômenos naturais de origens biológicas, tanto animal quanto vegetal. O presente livro abordará a fisiologia como a ciência que investiga as funções naturais do organismo vivo e, também, os mecanismos pelos quais ocorrem os diversos fenômenos biológicos essenciais à vida. As pesquisas sobre fisiologia humana interrogam as características e os mecanismos do funcionamento do corpo humano. Para que ele funcione adequadamente, é necessário que todos os sistemas trabalhem de forma integrada, com o propósito de manter o equilíbrio do meio interno, denominada “homeostase”. Quando um dos sistemas deixa de funcionar de forma natural, ou seja, não fisiológica, determinado sistema pode perder total ou parcialmente a função; nesse momento, entramos em outro campo de estudo: a patofisiologia. Porém, para entendermos os mecanismos das doenças, antes, precisamos entender como é o funcionamento de um organismo saudável, e isso é responsabilidade da fisiologia. O estudante sabe, baseado em experiência de vida (de forma empírica), o que é fisiologia. Ao decorrer das unidades, ele perceberá que diversos eventos fisiológicos, aqui descritos, são observáveis em seu dia a dia. Ele entenderá, por exemplo, porque salivamos quando sentimos o cheiro de comida apetitosa ou porque nossas avós estavam corretas quando diziam que, para crescer, precisávamos dormir. O corpo funciona a partir de diversos processos complexos, que serão 8 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 abordados neste livro de forma clara e bastante harmoniosa para facilitar a aprendizagem do estudante de ciências biológicas. Pretendemos, com este livro, não apenas contribuir para a formação de futuros profissionais, mas também despertar a disposição, em cada aluno, ao aprofundamento na investigação dessa poderosa máquina, que é o corpo humano. 9 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL Unidade I 1 INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA HUMANA 1.1 Organização funcional do corpo humano Em organismos unicelulares, todos os processos vitais ocorrem em uma única célula. O processo evolutivo dos seres pluricelulares permitiu que vários grupos de células, dentro desse organismo, desenvolvessem funções específicas. O corpo humano é composto por bilhões de células, cada uma delas com diferentes funções, por exemplo: existem grupos de células especializadas na digestão dos alimentos e absorção dos nutrientes, que juntas formam o sistema gastrintestinal; os grupos de células especializadas na captação do oxigênio (O2) e eliminação do gás carbônico (CO2) formam o sistema respiratório; grupos de células responsáveis pela remoção dos detritos formam o sistema renal; as células encarregadas da distribuição dos nutrientes, O2 e produtos do metabolismo formam o sistema cardiovascular; os grupos de células envolvidas na perpetuação da espécie formam o sistema reprodutor; e por fim, os grupos celulares envolvidos com a coordenação, integração e o funcionamento de todos os sistemas formam os sistemas nervoso e endócrino. Para que funcionem adequadamente as células que compõem os tecidos de todos os animais multicelulares, a composição intracelular de íons,água (H2O), diversas outras substâncias e o valor do pH precisam ser mantidos dentro de um valor ideal com um limite estreito de variação. Todas as células são banhadas por um “meio interno”, chamado de líquido extracelular (LEC). É a partir do LEC que as células captam O2 e nutrientes necessários, e nele descarregam os produtos resultantes do metabolismo celular, mantendo um ambiente intracelular (líquido intracelular – LIC) constante e ideal para seu funcionamento apropriado. O LEC fornece todos os elementos essenciais para as células, garantindo seu funcionamento. Observação Em meados do século XIX, o termo “meio interno” (milieu interieur) foi designado pelo fisiologista francês Claude Bernard. Ele reconheceu que a manutenção de sua constituição é fundamental à vida. A água é o componente mais importante do meio interno. O LIC e o LEC juntos correspondem à água corporal total (ACT), que constitui, aproximadamente, 60% do peso corporal; a variabilidade desse valor entre as pessoas depende da idade e da quantidade de tecido adiposo. O LIC representa cerca de 40% da ACT, o LEC representa cerca de 20% (GANONG, 2006; KOEPPEN; STANTON, 2009). 10 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I O LEC é dividido em dois compartimentos: o líquido intersticial e o plasma sanguíneo circulante. O líquido intersticial é a parte do LEC que se situa fora do sistema vascular (vasos), banhando as células dos diversos tecidos do corpo e corresponde a três quartos do volume total do LEC, já o plasma sanguíneo representa o quarto restante do LEC e preenche o sistema vascular banhando os elementos celulares do sangue (eritrócitos e leucócitos). A composição do plasma e do líquido intersticial é semelhante, pois são separados apenas pelo endotélio capilar, uma barreira livremente permeável aos íons e moléculas pequenas. A principal diferença entre o líquido intersticial e o plasma é o fato do plasma conter quantidade significativamente maior de proteínas. A capacidade do organismo de manter constantes o volume e a composição do LIC e LEC constitui um processo complexo que envolve todos os sistemas orgânicos do organismo (GANONG, 2006; KOEPPEN; STANTON, 2009). 1.2 Controle do meio interno e homeostase O termo “homeostase” significa estado de equilíbrio, designado pelo fisiologista Walter Cannon (1871–1945), e refere‑se ao estado de equilíbrio do meio interno, que é um pré‑requisito para o funcionamento adequado dos fenômenos fisiológicos. Pequenas alterações do meio interno desencadeiam mecanismos homeostáticos que visam reestabelecer o estado de equilíbrio, conservando a estabilidade do meio interno (DOUGLAS, 2006). Para que os sistemas orgânicos possam funcionar adequadamente, existe um ponto de ajuste, ou seja, um valor determinado que garante o bom funcionamento do sistema. Quase todas as substâncias do organismo, cujas concentrações ou quantidades devem ser mantidas dentro de limites estreitos, têm um ponto de ajuste, existem mecanismos que monitoram desvios a partir de tal ponto e, então, mecanismos homeostáticos são recrutados para reestabelecer as quantidades ou concentrações dessas substâncias no organismo, ou seja, mantê‑las no estado estável balanceado (KOEPPEN; STANTON, 2009). Como exemplo, considere a manutenção da quantidade de água em seres humanos. A cada dia, nós ingerimos volumes diversos de líquido e água, além disso, a água também é produzida pelo metabolismo celular. Nota‑se que a quantidade de água adicionada ao organismo a cada dia não é constante, embora possa ser regulada pelo mecanismo que provoca a sede. Além disso, perdemos água por respiração, suor e fezes; e a quantidade de água perdida por essas vias também não é constante, dependendo de fatores, como frequência respiratória, temperatura ambiental, atividade física e a presença ou ausência de diarreia. O corpo mantém o equilíbrio da quantidade de água, assegurando‑se de que o volume de água adicionada ao organismo a cada dia seja precisamente balanceada pelo volume de água perdida, mantendo um estado constante de quantidade de água no organismo (KOEPPEN; STANTON, 2009). O monitoramento da quantidade de água no organismo se dá por meio das variações da osmolaridade do LEC. Observação A osmolaridade é o número de osmoles por litro da solução (por exemplo, plasma). A osmolaridade é afetada pelo volume dos diversos solutos em solução e, também, pela temperatura. 11 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL Por um lado, quando ingerimos grande quantidade de água, a osmolaridade do LEC diminui; por outro, quando perdemos água em excesso, a osmolaridade aumenta. Algumas células do nosso cérebro, mais precisamente na região do hipotálamo, monitoram as variações da osmolaridade e quando ocorrem desvios a partir do ponto de ajuste, são ativados mecanismos neurais e hormonais (mecanismos homeostáticos) que irão regular as osmolaridade do LEC. Por exemplo, quando a osmolaridade do LEC aumenta (houve perda de água em excesso), as células do hipotálamo detectam esse aumento e mandam sinais neurais para outra região do hipotálamo, que desencadeia a sensação de sede. Ao mesmo tempo, a hipófise posterior – localizada abaixo do hipotálamo – secreta o hormônio antidiurético (ADH), que atua nos rins reduzindo a perda de água por meio da urina. Assim, a ingestão de água é aumentada ao mesmo tempo em que se reduz sua perda no organismo e, consequentemente, a osmolaridade do LEC retorna ao ponto de ajuste. Quando a osmolaridade do LEC diminui, o comportamento de sede é inibido, assim como a secreção de ADH, resultando na redução da ingesta de água e o aumento de sua excreção pelos rins. Novamente, essas ações fazem com que a osmolaridade do LEC retorne ao ponto de ajuste (KOEPPEN; STANTON, 2009). Saiba mais Para ampliar as inter‑relações entre os conteúdos da unidade, leia os artigos a seguir: BRITO, I; HADDAD, H. A formulação do conceito de homeostase por Walter Cannon. Filosofia e História da Biologia, v. 12, n. 1, p. 99‑113, 2017. Disponível em: <http://www.abfhib.org/FHB/FHB‑12‑1/FHB‑12‑01‑06‑ Ivana‑Brito_Hamilton‑Haddad.pdf>. Acesso em: 16 abr. 2019. NAVES, L. A. et al. Distúrbios na secreção e ação do hormônio antidiurético. Arq. Bras. Endocrinol. Metab., v. 47, n. 4, p. 467‑481, ago. 2003. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/abem/v47n4/a19v47n4>. Acesso em: 13 maio 2015. 1.3 Transporte de substâncias por meio da membrana celular Uma característica comum a todos os sistemas biológicos – sejam eles seres procariotos ou eucariotos, unicelulares ou pluricelulares – é a presença de uma membrana que define os limites do que é a célula, separando‑a do meio interno (o ambiente em que ela se encontra). Essa membrana é chamada de membrana celular ou membrana plasmática. Ela delimita a célula, podendo ser compreendida como uma fronteira que separa o LIC do LEC e funciona como uma barreira seletiva para a passagem de substâncias entre o interior e o exterior da célula (CURI; PROCOPIO, 2009). A membrana plasmática funciona como uma barreira seletiva para o transporte de substâncias entre o citoplasma e o meio extracelular, no caso de organismos pluricelulares também é uma região de troca 12 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I de informações entre células. Essas funções da membrana estão relacionadas à sua composição química e como esses componentes distribuem‑se (CURI; PROCOPIO, 2009). Antes de estudarmos de fato o tópicotransporte de substâncias por meio da membrana celular, discutiremos a composição química das membranas biológicas. 2 SISTEMA CARDIOVASCULAR O sistema cardiovascular tem a função primordial de transportar e distribuir nutrientes e oxigênio para os tecidos, bem como remover os produtos oriundos do metabolismo celular. Para cumprir essa função, o sistema dispõe de uma bomba, uma série de tubos para distribuição (artérias) e coleta (veias), e uma rede de vasos finos que permitem trocas rápidas entre os tecidos e o sistema de vasos (microcirculação) (CURI; PROCOPIO, 2009). O coração representa, no sistema cardiovascular, a bomba propulsora de sangue que flui dentro deste compartimento. A circulação do sangue ocorre pela geração de diferença de pressões entre dois ou mais pontos do sistema cardiovascular, a estrutura responsável por gerar esse gradiente de pressões é o coração (DOUGLAS,2006). Miocárdio (músculo cardíaco) Pericárdio Figura 1 – Coração: no detalhe, o músculo cardíaco (miocárdio) e a membrana que reveste o coração externamente (pericárdio) O coração é uma bomba, porque é formado pelo miocárdio (músculo cardíaco). Trata‑se de um músculo estriado devido à organização molecular de suas proteínas contráteis. O coração é dividido em quatro cavidades (ou câmaras cardíacas): átrio direito, átrio esquerdo, ventrículo direito e ventrículo esquerdo. Os átrios direito e esquerdo são separados entre si pelo septo interatrial, assim como os ventrículos direito e esquerdo estão separados entre si pelo septo interventricular. Dessas quatro câmaras cardíacas, os ventrículos são fundamentais como bombas propulsoras do fluxo de sangue, e sua massa muscular é muito maior que a dos átrios. Os átrios, como o nome indica, representam realmente os vestíbulos dos ventrículos que, de fato, constituem o coração propriamente dito. Contudo, o átrio desempenha outra função, além de agir como vestíbulo da função ventricular: é a de atuar como ponto de geração dos impulsos que excitam o coração a contrair‑se. 13 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL As paredes internas das cavidades cardíacas são recobertas por uma fina membrana endotelial – o endocárdio –, formando conjuntos de pregas nos orifícios: as válvulas cardíacas, que desempenham uma função orientadora do fluxo sanguíneo, dentro do coração, e sua participação é exclusivamente passiva, uma vez que se abrem ou fecham de acordo com as mudanças de pressão a cada lado da válvula (DOUGLAS, 2006). As válvulas que separam os átrios dos ventrículos são chamadas atrioventriculares. A válvula atrioventricular, que separa o átrio direito do ventrículo direito, é chamada válvula tricúspide, e a válvula atrioventricular, que separa o átrio esquerdo do ventrículo esquerdo, é denominada válvula bicúspide ou mitral. Elas se abrem no sentido átrio‑ventrículo e fecham‑se no sentido ventrículo‑átrio. As válvulas arteriais, também chamadas semilunares, localizam‑se entre os ventrículos e as artérias. A válvula pulmonar separa o ventrículo direito da artéria pulmonar, que leva o sangue venoso (pobre em oxigênio) até os pulmões. A válvula aórtica separa o ventrículo esquerdo da artéria aorta, que leva o sangue arterial (rico em oxigênio) para o restante do corpo. O sangue possui um trajeto unidirecional, tanto ao passar pelo coração como pelos vasos sanguíneos. No coração, o fluxo é direcionado pela presença de válvulas entre os átrios e os ventrículos e entre os ventrículos e as grandes artérias (DOUGLAS, 2006; CURI; PROCOPIO, 2009). Veia cava superior Crossa da aorta Artéria pulmonar Valva semilunar fechada Veias pulmonares Átrio esquerdo Valva bicúspide Ventrículo esquerdo Endocárdio Miocárdio Pericárdio Septo interventricular Veia cava inferior Cone muscular cardíaco Ventrículo direito Valva tricúspide Átrio direito Valva semilunar Figura 2 – Cavidades e válvulas cardíacas Envolvendo o miocárdio, o coração possui um sistema de membranas denominado pericárdio, que, além de proteger o coração, tem um papel amortecedor dos movimentos, evitando o atrito do miocárdio com outras estruturas do mediastino. O pericárdio possui duas folhas, a visceral e a parietal, que deslizam entre si pela existência de uma tênue camada de líquido pericárdico (fluido transcelular) (DOUGLAS, 2006). 14 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I Lembrete O mediastino é a região em que o coração se localiza na cavidade torácica. 2.1 Circulação do sangue (circulação pulmonar e sistêmica) A contração global do coração é denominada sístole e o relaxamento do miocárdio, diástole. Toda vez que o coração contrai, o sangue é propulsionado por meio do sistema de vasos sanguíneos espalhados por todo o corpo. Esse sistema de vasos pode ser dividido em dois grandes circuitos: circulação sistêmica e circulação pulmonar (DOUGLAS, 2006; CURI; PROCOPIO, 2009). O sangue venoso retorna ao coração por meio das duas grandes veias cavas (superior e inferior), que desembocam no átrio direito. A partir dessa câmara, o sangue passa ao ventrículo direito por meio da abertura da válvula tricúspide. A pequena circulação, ou circulação pulmonar, inicia‑se com a ejeção do sangue venoso contido no ventrículo direito para a artéria pulmonar por meio da abertura da válvula pulmonar, que, por sua vez, divide‑se nas artérias pulmonares direita e esquerda, distribuindo o sangue venoso para os pulmões direito e esquerdo, para ser oxigenado. Ao chegar aos pulmões, o sangue é oxigenado em um processo denominado hematose (processo de troca gasosa nos alvéolos pulmonares). Após ser oxigenado, o sangue arterial retorna ao átrio esquerdo do coração por meio das quatro veias pulmonares, finalizando assim a circulação pulmonar. É importante ressaltar que, nas artérias, normalmente circula sangue arterial (rico em oxigênio) e, nas veias, sangue venoso (pobre em oxigênio). Entretanto, na circulação pulmonar, acontece o contrário, ou seja, nas artérias pulmonares, circula sangue venoso e, nas veias pulmonares, arterial (CURI; PROCOPIO, 2009). O sangue arterial que está contido no átrio esquerdo passa ao ventrículo esquerdo por meio da abertura da válvula mitral (bicúspide). Após o aumento da pressão nessa câmara, o sangue é bombeado para a artéria aorta por via da válvula aórtica, dando início à grande circulação ou circulação sistêmica. Da artéria aorta, o sangue é distribuído para todos os tecidos (com exceção dos pulmões). A partir da artéria aorta, os vasos vão tornando‑se cada vez menos calibrosos à medida que se aproximam da intimidade dos tecidos, em que formam uma extensa rede de capilares sanguíneos. É neste último segmento vascular que ocorrem as trocas de nutrientes e gases entre o sangue e os tecidos. Uma vez que os nutrientes e o oxigênio são difundidos para os tecidos e os produtos do metabolismo celular, como o dióxido de carbono (CO2), são recolhidos pelos capilares, o sangue torna‑se venoso. Esses delicados vasos formam as vênulas que se unem, dando origem a vasos cada vez mais calibrosos. Por fim, são formadas duas grandes veias: a veia cava superior e veia cava inferior, que conduzem o sangue venoso de volta ao coração (átrio direito), encerrando, desta feita, o trajeto da grande circulação. 15 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL Circulação pulmonar Circulação sistêmica Pulmão Veia pulmonar Átrio esquerdo Sangue + oxigênio (O2) Sangue + CO2 Ventrículo esquerdo Vasoscapilares Ventrículo direito Átrio direito Artéria pulmonar Aorta Coração Figura 3 – Circulações sistêmica e pulmonar Acabamos de ver que, por meio da pequena circulação, o dióxido de carbono (CO2) produzido pelo metabolismo celular é retirado do sangue venoso e, ao mesmo tempo, as hemácias do sangue são saturadas com oxigênio por meio da hematose. Durante o trajeto do sangue pela circulação sistêmica, ele passa por vários territórios, nos quais são adicionadas ou retiradas várias substâncias do sangue. Assim, ao passar pelos intestinos, os produtos da digestão são reabsorvidos; enquanto atravessam os órgãos hematopoiéticos, novas células sanguíneas são repostas, em um processo de contínua renovação dos elementos figurados do sangue; e, transcorrendo pelas glândulas endócrinas, o sangue recolhe os produtos dessas glândulas e leva‑os aos diferentes órgãos‑alvo. Por outro lado, durante sua passagem pelos rins, os metabólitos gerados pelas células são eliminados na forma de urina e, em seu decurso pelo baço, as células sanguíneas debilitadas são removidas. Finalmente, é por meio da circulação sistêmica que todas as células do organismo são supridas de elementos necessários para que exerçam suas funções, além de recolher os produtos tóxicos produzidos pelo seu próprio funcionamento (CURI; PROCOPIO, 2009). 16 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I 2.2 Ciclo cardíaco As válvulas cardíacas são fundamentais para o funcionamento do coração como uma bomba. Tanto as válvulas atrioventriculares (tricúspide e mitral) quanto as semilunares (pulmonar e aórtica) são retificadoras, ou seja, permitem o fluxo de sangue em uma só direção. Quando as válvulas tricúspide e mitral estão abertas, o sangue irá fluir para o interior dos ventrículos, que se encontrarão em diástole (relaxados); no entanto, quando as válvulas pulmonar e aórtica estão abertas, o sangue fluirá dos ventrículos direito e esquerdo, que se encontrarão em sístole (contraídos), para os pulmões e o restante do corpo, respectivamente. É importante notar que o controle de abertura e fechamento das válvulas se dá por diferenças de pressão no interior das câmaras cardíacas, não havendo outro mecanismo envolvido. Acreditava‑se que os músculos papilares tinham algum papel na abertura das válvulas atrioventriculares; hoje se sabe que a contração desses músculos tem a função de impedir a eversão das cúspides, evitando, assim, que a válvula como um todo projete‑se para o interior dos átrios com a força da sístole. Uma válvula que não se feche ou abra no momento adequado compromete o ciclo cardíaco inteiro. Se a válvula mitral não se abre na diástole, compromete o enchimento do ventrículo esquerdo; se não se fecha durante a sístole, permite que o sangue ejetado pelo ventrículo esquerdo retorne ao átrio esquerdo, podendo adentrar os pulmões, causando a hipertensão pulmonar. No caso da válvula aórtica, se ela não se fecha adequadamente, o sangue reflui durante a diástole; se não se abre na sístole, o coração tem de fazer mais força para movimentar o sangue e acaba hipertrofiando‑se (CURI; PROCOPIO, 2009). O coração, como bomba, funciona a dois tempos: • esvaziamento durante a contração: sístole; • enchimento durante o relaxamento: diástole. Tanto a sístole quanto a diástole podem ser divididas em diferentes fases, ao longo do tempo, de acordo com o comportamento dos ventrículos e das válvulas submetidas às pressões que eles geram durante sua atividade cíclica. Esses eventos determinam o ciclo cardíaco (CURI; PROCOPIO, 2009). O primeiro evento que ocorre na sístole é a contração isovolumétrica. A contração, ou seja, o encurtamento das fibras musculares cardíacas já começou, mas a pressão exercida por essa atividade não é suficiente para abrir as válvulas aórtica e pulmonar. As válvulas mitral e tricúspide permanecem fechadas, o volume no interior dos ventrículos não varia, por isso, é chamada contração isovolumétrica. A pressão, no entanto, eleva‑se rapidamente e isso forçará, finalmente, a abertura das válvulas aórtica e pulmonar. O segundo evento que ocorre na sístole é ejeção ventricular máxima. Quando se abrem as válvulas aórtica e pulmonar, começa a ejeção de sangue para a grande e a pequena circulação em ritmo bastante acentuado. O terceiro evento é a ejeção ventricular reduzida: o fluxo de sangue continua em direção às artérias, mas não com as mesmas velocidade e intensidade de antes. A pressão no interior dos ventrículos cai de modo progressivo, eventualmente chegando a valores abaixo da pressão da aorta. No entanto, o fluxo permanecerá 17 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL graças à energia cinética da massa de sangue ejetada. A esse fenômeno, dá‑se o nome de inertância. Em seguida, fecham‑se as válvulas aórtica e pulmonar. O primeiro evento da diástole é o relaxamento isovolumétrico. Nessa fase, os ventrículos relaxam‑se progressivamente, com todas as válvulas fechadas, o volume em seu interior não varia, mas a pressão vai caindo, a atingir valores próximos de zero. O segundo evento é o enchimento diastólico rápido; nesta fase, as válvulas atrioventriculares abrem‑se e o sangue flui rapidamente para dentro dos ventrículos, a pressão eleva‑se no interior deles, mas em nível bastante baixo. Em seguida, o terceiro evento consiste no enchimento diastólico lento, o sangue que já flui para os ventrículos aumenta ligeiramente a pressão no interior destes e, portanto, o enchimento torna‑se mais lento. O quarto evento diastólico é a contração atrial. Em um último esforço, os átrios contraem‑se, terminando por completar o enchimento ventricular antes da próxima sístole, que se irá iniciar pela contração isovolumétrica (CURI; PROCOPIO, 2009). 2. Sístole auricular (contração da aurícula) Válvulas fechadas (dos vasos) Válvulas abertas nó SA 1. Diástole Válvulas fechadas (dos vasos) Válvulas abertas Entrada de sangue Entrada de sangue Nó AV 3. Sístole ventricular (contração dos ventrículos) Válvula fechada Válvula fechada Válvulas abertas Contração Contração Nó SA A B C Figura 4 – Ciclo cardíaco 18 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I 2.2.1 Bulhas cardíacas As bulhas cardíacas são os sons produzidos pela atividade cardíaca. Quando se contraem, os ventrículos produzem sons característicos, vibrados essencialmente pelo fechamento das válvulas atrioventriculares e semilunares. O primeiro som cardíaco é chamado “primeira bulha cardíaca”, ele coincide com o início da sístole e é representado pelo fechamento das válvulas tricúspide e mitral. O segundo som cardíaco é a “segunda bulha cardíaca”, ele coincide com o início da diástole e representa o fechamento das válvulas pulmonar e aórtica. Por se situarem estrategicamente ao início da sístole e ao início da diástole, o som produzido pelo fechamento das válvulas pode fornecer informações importantes acerca do funcionamento do coração. Todos os sons anormais emitidos entre a primeira e segunda bulha cardíaca são causados por fenômenos disparados durante a sístole, já todos os sons anormais produzidos entre a segunda e a primeira bulha cardíaca são causados por fenômenos que ocorrem durante a diástole. A detecção dos sons cardíacos faz parte do exame clínico cardiológico e muitas patologias cardíacas podem ser diagnosticadas pela ausculta do coração (CURI; PROCOPIO, 2009). 2.3 Débito cardíaco Chamamos débito cardíaco (DC) ou volume cardíaco minuto(VCM) o volume de sangue que o coração bombeia em um dado intervalo de tempo na pequena ou na grande circulação. É comumente expresso em litros por minuto (l/min). Podemos definir DC como o volume ejetado pelo coração (dos ventrículos esquerdo e direito), em um intervalo de tempo; no caso, um minuto. Para calcularmos o DC, antes, precisamos saber qual é o volume ejetado pelo coração, e a esse parâmetro damos o nome de volume sistólico (VS). Portanto, o VS é o volume de sangue ejetado em cada batimento cardíaco, ou seja, a cada sístole. É necessário saber também a quantidade de vezes que o coração bate em um minuto – esta segunda variável é definida como frequência cardíaca (FC). Podemos assumir, então, o DC como o volume de sangue ejetado pelo coração em cada sístole (VS) pela quantidade de batimentos cardíacos em um minuto (FC). A partir disso, chega‑se à seguinte equação (CURI; PROCOPIO, 2009): DC = FC x VS Um homem adulto em repouso, com cerca de 70 kg, possui um VS de aproximadamente 80 ml, e, se sua FC for de 65 batimentos por minuto (bpm), o DC será de 5.200 ml/min – valor este representativo da média da população, embora se deva levar em conta, também, outros fatores, como sexo, peso e altura. A equação mostra que o DC é diretamente proporcional à FC e ao VS. Se o VS for mantido constante, o DC é uma função linear da FC. No exercício físico, quando a demanda por oxigênio pelo organismo está exacerbada, o DC pode aumentar de 4 a 5 vezes, graças ao aumento de ambos, FC e VS, mediado pela ativação do sistema nervoso simpático. É importante definir e considerar também o conceito de retorno venoso (RV). Trata‑se ele do fluxo de sangue que retorna ao coração e entra na câmara ventricular. O retorno venoso influencia diretamente o volume sistólico e, consequentemente, o débito cardíaco. Dentro de determinados limites, 19 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL o coração transfere o que recebe pelo RV em DC. Isso quer dizer que, se mais sangue retornar ao coração, em um dado intervalo de tempo, causando maior enchimento do ventrículo durante a diástole e, por conseguinte, aumento da pré‑carga, o mecanismo de Frank‑Starling, pelo maior estiramento das fibras do músculo cardíaco, garantirá um volume sistólico (VS) maior na sístole seguinte. Portanto, se houver aumento no RV, também o haverá no VS (CURI; PROCOPIO, 2009). Observação A lei de Frank‑Starling assim determina: “Quanto maior o estiramento de uma fibra muscular, maior será sua força de contração” (STARLING, 1920). Devemos considerar também que as variações da frequência cardíaca não significam necessariamente variações do débito cardíaco. Uma leitura desatenta da equação DC = FC x VS levar‑nos‑ia a crer que, aumentando a FC, testemunharíamos sistematicamente o aumento do DC. É um engano. Para isso ser verdadeiro, seria necessário que o VS permanecesse constante. Uma simples elevação da FC, pelo uso de marca‑passo, por exemplo, não aumenta o DC, pelo simples motivo de que, ao aumentarmos a frequência, estaremos diminuindo concomitantemente o enchimento diastólico e, consequentemente, diminuindo o VS. Se a frequência é excessivamente elevada, a diástole torna‑se muito curta e o enchimento cardíaco fica muito comprometido. No homem, uma alteração na FC pode ou não alterar o DC. Isso dependerá do VS e, como já discutimos, do retorno venoso. Uma situação em que o DC é afetado pela FC é o exercício físico. Variações importantes do DC são conquistadas com a variação da FC, enquanto o VS permanece constante. O DC pode chegar a valores de 21 l/min, e o trabalho cardíaco quase quadruplica seu valor, permanecendo o VS em 120 ml. É a frequência da ordem de 175 bpm que garante esse débito. Nesses casos, é bom lembrar que a duração da diástole pode ser reduzida em cinco vezes, e a sístole mal chega a uma redução pela metade. Em exercícios cardíacos muito intensos, nos quais o DC chega a 40 l/min, há a necessidade de aumento também do VS, porque mesmo frequências da ordem de 200 bpm não conseguem dar conta desse valor de débito. A FC pode ser verificada pelos batimentos de veias no pescoço, mas, normalmente, a palpação do pulso é uma das primeiras fontes de informação da ação cardíaca. Por estar sincronizado com o ciclo cardíaco (embora defasado), o pulso periférico permite‑nos saber a frequência cardíaca (CURI; PROCOPIO, 2009). 2.4 Automatismo cardíaco As contrações rítmicas e coordenadas das câmaras cardíacas produzem o fluxo sanguíneo que supre os órgãos do corpo com nutrientes e oxigênio. Essas contrações são ativadas por impulsos elétricos gerados espontaneamente por células marca‑passo, localizadas no átrio direito, mais precisamente no nó sinoatrial (NSA). Os impulsos elétricos gerados no NSA são transmitidos sequencialmente ao miocárdio 20 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I atrial, ou seja, espalham‑se pelo átrio. Em seguida, o impulso elétrico chega ao nó atrioventricular, localizado entre os átrios e os ventrículos, sofrendo um pequeno retardo. Ao chegar ao feixe de His, o impulso elétrico desce entre os ventrículos direito e esquerdo, e espalha‑se completamente pelo miocárdio ventricular por meio das fibras de Purkinje. A origem e propagação dos impulsos elétricos pelas células cardíacas dependem da existência de gradientes iônicos por meio da membrana plasmática e de mudanças transitórias rápidas na permeabilidade da membrana, que permitam fluxos de íons de acordo com seus gradientes eletroquímicos (CURI; PROCOPIO, 2009). Nó sinoatrial (marcapasso) Nó atrioventricular Ventrículo direito Septo interventricular Septo interatrial Feixe de His (fascículo átrioventricular) Rede de Purkinje (miócito condutor cardíaco) Ventrículo esquerdo Átrio direito Átrio esquerdo Figura 5 – Automatismo cardíaco: podemos observar o sistema de excito‑condução, formado pelo nó sinoatrial, nó atrioventricular, feixe de His e as fibras de Purkinje 2.5 Potencial de ação cardíaco As células musculares cardíacas são células excitáveis e, assim como sucede a outras células excitáveis, o citoplasma é eletricamente negativo em relação ao meio extracelular. Por essa razão, a inserção de um eletródio no citoplasma detecta uma diferença de potencial elétrico por meio da membrana, comumente denominado potencial de membrana. O potencial de membranas das células cardíacas (atriais e ventriculares) em repouso é de aproximadamente ‑80 mV. Como já abordado anteriormente, no capítulo em que estudamos o sistema nervoso, o potencial de membrana em repouso é determinado basicamente pela existência de gradientes de concentração de íons por meio da membrana plasmática, que é determinada basicamente por dois fatores: • em repouso, a membrana plasmática apresenta maior permeabilidade ao potássio (K+) do que a outros íons; 21 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL • e a presença da bomba de sódio e potássio (Na+‑K+‑ATPase) garante que a concentração de potássio (K+) seja maior dentro da célula e a concentração de sódio (Na+) maior no meio extracelular. Além disso, a bomba de cálcio (Ca2+‑ATPase) e o trocador Na+‑Ca2+ mantêm o gradiente de concentração de cálcio (Ca2+) maior no meio extracelular. Quando o cardiomiócito é estimulado por uma onda despolarizante e o potencial da membrana é rapidamente deslocado até um ponto crítico, chamado “potencial limiar”, ocorre então um evento transitório chamado “potencial de ação”.Os impulsos elétricos gerados no NSA e transmitidos pelo miocárdio atrial e ventricular são potenciais de ação que se propagam pela membrana celular, passando de célula a célula. Diferentemente dos potenciais de ação dos axônios e das fibras musculares esqueléticas, os potenciais de ação cardíacos possuem duração muito longa, de até 500 ms, o que consequentemente limita a frequência máxima de ativação cardíaca. Frequências cardíacas muito altas são indesejáveis, pois reduzem o tempo de enchimento ventricular durante a diástole, comprometendo, assim, a eficiência da bomba cardíaca. No coração, os potenciais de ação diferem em forma e duração de uma região para outra. Podem ser classificados como rápidos ou lentos, de acordo com a velocidade da fase ascendente de despolarização, na transição entre o potencial limiar e o pico. Os rápidos efetivam‑se nas células musculares atriais e ventriculares, bem como nas células do sistema de condução feixe de Hiss e fibras Purkinje; já os lentos, nas células nodais do NSA e do NAV. As células cardíacas que tipicamente apresentam potenciais de ação rápidos têm em comum o potencial de repouso ou potencial diastólico máximo mais hiperpolarizado (em torno de ‑80 a ‑90 mV) e, quando ativadas, despolarizam rapidamente, em uma faixa de 200 a 800 V/s, até atingir o pico do potencial de ação. Essa alta taxa de despolarização está associada a uma propagação mais rápida do potencial de ação, já o potencial de ação lento está associado à automaticidade das células marca‑passo do NSA e à baixa velocidade de propagação do impulso elétrico nas células do NAV. Essas células não apresentam um potencial de repouso estável, mas, sim, uma lenta e gradual despolarização diastólica, o potencial marca-passo que, ao atingir o potencial limiar, dispara um potencial de ação, cuja fase de despolarização, de ascensão ao pico, é bastante lenta. A base iônica do potencial de ação reside nas correntes elétricas que fluem por meio da membrana plasmática, e cujas características dependem das propriedades biofísicas de canais iônicos, tais como: seletividade iônica, condutância, dependência de voltagem e cinética de abertura e fechamento. Os canais iônicos são a base molecular dos processos de gênese e condução da atividade elétrica da membrana celular. Eles são proteínas integrais de membrana, inseridas na bicamada lipídica, formando poros seletivos aos íons específicos. O poro do canal pode abrir ou fechar em resposta a determinados estímulos. Os canais que abrem em resposta a mudanças no potencial de membrana são chamados canais dependentes de voltagem. Quando os canais iônicos abrem, íons seletivos podem fluir passivamente por meio do poro, de um lado para o outro da membrana, de acordo com seus gradientes eletroquímicos, gerando correntes iônicas que irão mudar o potencial da membrana (CURI; PROCOPIO, 2009). 22 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I A despolarização inicial do potencial de ação rápido é produzida por um influxo (entrada) de íons de Na+ na célula por meio de canais de Na+ dependentes de voltagem. Isto ocorre quando o potencial de membrana em repouso é subitamente alterado, por correntes provenientes de um estímulo externo ou de uma célula adjacente, para um valor limiar de aproximadamente ‑65 mV, abrindo canais Na+ suficientes para gerar uma corrente de influxo de Na+ que irá despolarizar ainda mais a membrana, levando à abertura de mais canais de Na+. O influxo de Na+ deveria cessar quando o potencial de membrana atingisse o potencial de equilíbrio deste íon, entretanto os canais de Na+ inativam‑se antes que o equilíbrio seja alcançado, este é um processo dependente de voltagem e de tempo. Os canais de Na+ só serão reabertos após a membrana ser repolarizada até seu potencial de repouso (CURI; PROCOPIO, 2009). Após despolarização e ascensão até o pico do potencial de ação, ocorre um breve período de repolarização. Essa repolarização é originada devido à ativação de uma corrente transitória de efluxo (saída) de K+, que é ativada e inativada muito rapidamente. Em seguida, ocorre o platô de longa‑duração causado essencialmente pelo influxo de Ca2+ através de canais de Ca2+ tipo L, que sustenta a despolarização da membrana contra a ação repolarizante das correntes de efluxo de K+, cujos canais iniciam a lenta ativação nesta fase e atingem máxima condutância na etapa seguinte. A repolarização da célula se dá com a inativação dos canais de Ca2+ e a ativação máxima dos canais de K+ que leva ao efluxo deste íon e gera correntes repolarizantes que deslocam o potencial de membrana de volta ao potencial de repouso. 4 K– K–K+ Ca2+ Na+ Saída Entrada 0 1 2 3 Figura 6 – Potencial de ação na célula muscular cardíaca Diferentemente do que foi descrito anteriormente, a despolarização inicial do potencial de ação lento das células do NSA e NAV ocorre por um influxo de Ca2+, através de canais de Ca2+ tipo L. Estes canais têm cinéticas de ativação e inativação mais lentas que os canais de Na+, o que explica a lenta despolarização inicial neste tipo de potencial de ação. Após atingir o pico, essas células já entram em repolarização sem passar pelo platô. A repolarização ocorre pelo efluxo de K+ através dos canais de K+ retificadores de efluxo retardados, que são ativados pela despolarização. Quando o potencial de 23 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL membrana se torna hiperpolarizado, um canal de Na+ é aberto, gerando uma corrente de influxo de Na+ que despolariza lentamente a membrana. Quando a despolarização induzida por esse influxo Na+ atinge potenciais de aproximadamente ‑50 mV, ocorre ativação dos canais de Ca2+ gerando um influxo de Ca2+, que resultará um próximo potencial de ação (CURI; PROCOPIO, 2009). 2.6 Ritmicidade cardíaca e o sistema de condução Em condições normais, o estímulo para a ativação elétrica das câmaras cardíacas origina‑se no NSA, sendo este considerado o marca-passo cardíaco. As células do marca‑passo têm a capacidade de iniciar um potencial de ação na ausência de qualquer estímulo externo. Essa propriedade é denominada automatismo e está presente nas células do NSA, NAV, feixe de His e fibras de Purkinje. Portanto, além das células do NSA, as células desses outros locais do eixo de excito‑condução são potencialmente marca‑passos cardíacos. Essas células não apresentam um potencial de repouso fixo, e sim uma despolarização basal lenta, causada pelo influxo de Na+ nas células, que, ao atingir um determinado potencial limiar, desencadeia a despolarização mais rápida, causada pela entrada de Ca2+ nas células e, em seguida, um potencial de ação. A frequência de disparos de potenciais de ação pelas células marca‑passo depende da velocidade da despolarização inicial. As células do NSA conseguem atingir o limiar em menor tempo, portanto têm maior frequência de disparos. Essa característica confere ao NSA a condição de marca‑passo dominante, já os outros marca‑passos permanecem latentes. Entretanto, se o NSA falhar, o marca‑passo latente de frequência intrínseca imediatamente inferior dispara e assume a função de marca‑passo dominante. Em condições normais, as células cardíacas estão acopladas eletricamente, de forma que a excitação de uma única célula resulta na excitação de todas as células do tecido; o miocárdio é considerado um sincício funcional, pois suas células estão unidas entre si por estruturas chamadas de discos intercalares. Nesses discos, existem áreas de íntima aposição das membranas das duas células, as junções comunicantes. As junções comunicantes são canais que comunicam diretamente o citoplasmadas células adjacentes, e são formados por proteínas denominadas conexinas. Esses canais permitem a condução rápida do potencial de ação entre as células, facilitando o espalhamento da atividade elétrica pelo miocárdio e o batimento sincronizado do coração. As junções comunicantes são essenciais para a propagação do potencial de ação cardíaco. O impulso elétrico formado no NSA, localizado na parede do átrio direito, é transmitido inicialmente para o átrio direito adjacente e daí para o átrio esquerdo e NAV. No miocárdio atrial, em que o potencial de ação é do tipo rápido, a velocidade de condução é de 0,8‑1,0 m/s. As câmaras atriais e ventriculares estão isoladas eletricamente pelo tecido conjuntivo fibroso que separa os átrios e os ventrículos. O impulso proveniente do NSA para chegar aos ventrículos precisa antes passar pelo NAV. O NAV tem potencial de ação do tipo lento, com velocidade de condução de 0,02‑0,05 m/s, o que retarda a transmissão do impulso elétrico dos átrios para os ventrículos. Esse retardo assegura que no momento da contração atrial os ventrículos estejam relaxados, favorecendo maior enchimento ventricular. Após trafegar pelo NAV o impulso elétrico atinge o feixe de His, de onde é conduzido para os ventrículos, em alta velocidade, pelo sistema de condução His‑Purkinje. As células do feixe de His e fibras de Purkinje são 24 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I especializadas para a condução rápida. Elas têm o diâmetro três vezes maior do que os cardiomiócitos atriais e ventriculares, menor resistência interna, maior quantidade de junções comunicantes nos discos intercalares e potenciais de ação do tipo rápido. A velocidade de condução neste sistema é de 1,0‑1,5 m/s no feixe de His e de 3,0‑3,5 m/s nas fibras de Purkinje. A atividade elétrica dos ventrículos, ativada por impulsos transmitidos pelas fibras de Purkinje, tem início no septo e ápice ventricular, depois progride para a base ventricular e em cada região ventricular, progride do endocárdio para o epicárdio. A velocidade de condução dos potenciais de ação rápidos no miocárdio é de 0,3‑1,0 m/s. A presença de uma extensa rede de fibras de Purkinje na superfície endocárdica favorece a sincronia das contrações de ambas as câmaras ventriculares (CURI; PROCOPIO, 2009). 3 ELETROCARDIOGRAMA (ECG) O ECG é um registro indireto da atividade elétrica do coração, obtido por meio de eletródios colocados em diferentes pontos da superfície do corpo, em posições já determinadas por regras convencionadas, denominadas derivações eletrocardiográficas. É uma ferramenta clínica não invasiva de grande utilidade na detecção e diagnose de irregularidades na condução elétrica do coração. Para entender o princípio desse registro, devemos lembrar que a célula cardíaca em repouso tem a membrana polarizada (superfície interna carregada negativamente em relação à externa). Quando excitada, a célula cardíaca gera um potencial de ação e o potencial da membrana atinge valores positivos, havendo inversão local da polaridade da membrana. Portanto, na superfície da célula, haverá separação de cargas entre a área ativada (local onde está ocorrendo a despolarização) e a área inativa, ainda não atingida pelo potencial de ação, formando dipolos. Consideram‑se dipolo dois pontos próximos com cargas elétricas opostas e de mesmo módulo. Um dipolo, em um meio condutor, cria um campo elétrico. Embora o corpo seja um meio condutor não homogêneo, ele pode conduzir correntes até a superfície da pele. Portanto, estando o coração imerso no volume condutor do corpo, podemos detectar na superfície corporal os potenciais gerados por uma série de dipolos que se deslocam na superfície do coração durante a propagação do potencial de ação. Assim, o ECG registra a variação temporal do potencial dipolo entre dois pontos na superfície do corpo. A sequência de ativação cardíaca é iniciada pela onda P, que representa a despolarização do átrio. Em seguida, há um seguimento isoelétrico denominado PR, que representa o período de condução do impulso elétrico no NAV, feixe de His e fibras de Purkinje. Como essas estruturas são muito pequenas em relação à massa dos músculos atrial e ventricular, o campo elétrico gerado pela propagação dos potenciais de ação nelas não é captado pelos eletródios colocados na superfície corporal, por esse motivo o segmento PR é isoelétrico. Após o segmento PR, há um conjunto de ondas Q, R e S, denominado complexo QRS, que representa a despolarização ventricular. Em seguida, ocorre um segundo segmento isoelétrico chamado ST, que não registra diferença de potencial na superfície corporal, pois todas as células estão com um mesmo valor de potencial transmembrana. A onda T final representa a repolarização ventricular. Podemos identificar, ainda, no traçado do ECG, os intervalos PR e QT. O intervalo PR é o período entre o início da despolarização atrial e o início da despolarização ventricular. O aumento da duração do intervalo PR pode indicar bloqueio parcial da condução do impulso elétrico no NAV ou feixe 25 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL de His. O intervalo QT é o período entre o início da despolarização ventricular e o final da repolarização ventricular. A duração do intervalo QT correlaciona‑se à duração do potencial de ação ventricular e é dependente da frequência cardíaca (CURI; PROCOPIO, 2009). +1 mV +0,5 0 P R T Q segmento PR segmento ST intervalo QT intervalo PR tempo intervalo QRS S –0,5 vo lta ge m Figura 7 – Eletrocardiograma típico 3.1 Regulação da pressão arterial A pressão arterial (PA) é uma das variáveis hemodinâmicas de medida mais comum, pois, além de ser aferida de modo fácil, pode fornecer informações importantes sobre a homeostase cardiovascular. A pressão arterial, como o próprio nome indica, representa a pressão existente dentro das grandes artérias. O valor da PA é muito diferente em diversos locais da circulação. Quando medimos a PA de uma pessoa, em geral, aferimos essa medida no braço, pois a artéria braquial fica, aproximadamente, na altura da raiz da aorta. Portanto, ao aferirmos a pressão na artéria braquial estamos, na verdade, aferindo a pressão que o sangue exerce sobre as paredes da artéria aorta torácica. Como ao longo das grandes artérias a pressão é relativamente constante, a PA medida na artéria braquial passou a ser considerada a medida padrão da pressão nas grandes artérias (CURI; PROCOPIO, 2009). A PA é a medida da força exercida pelo sangue contra as paredes das grandes artérias. A pressão estática, em um vaso de paredes elásticas (como as artérias), aumenta diretamente com o volume de líquido no interior do vaso, e esse aumento depende das características elásticas da parede. A pressão dinâmica, em um vaso cilíndrico, depende de outros fatores, dos quais o mais importante é a energia cinética da massa líquida contida no vaso. Uma massa líquida impulsionada com certa velocidade tem energia cinética. Ao encontrar uma região de resistência em que a velocidade tende a diminuir, aumenta‑se a pressão. A quantidade de sangue dentro das artérias depende do fluxo de entrada (débito cardíaco) e de saída (migração do sangue das artérias de maior calibre para a microcirculação), ou seja, 26 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I depende do fluxo de sangue que o ventrículo esquerdo ejeta para dentro do sistema arterial e do ritmo de esvaziamento do sangue dos grandes vasosarteriais para a circulação periférica. O efluxo de sangue do sistema arterial para a microcirculação depende, em larga escala, da resistência vascular periférica, a qual se localiza principalmente nas arteríolas. Como a quantidade de sangue dentro das artérias não é constante, e varia com os fluxos de entrada e saída do sangue para a microcirculação, a pressão arterial também adquire um caráter pulsátil, isto é, varia continuamente durante o ciclo cardíaco desde um valor máximo, chamada pressão arterial sistólica, pois coincide com a sístole ventricular, até um valor mínimo, a pressão arterial diastólica, que consiste no menor valor da pressão dentro das artérias, fato que ocorre no final da diástole ventricular. As grandes artérias são vasos essencialmente elásticos, e a complacência das artérias também influi na capacidade do sistema arterial de acomodar a massa sanguínea ejetada a cada sístole. Como a complacência vascular sofre pequenas variações ao longo da vida (há uma redução de complacência com o envelhecimento), os mecanismos que afetam/regulam a pressão arterial, em curto e médio prazo, são aqueles capazes de modular primordialmente a mecânica de contração. Consequentemente, esses mecanismos também modulam o débito cardíaco e/ou a resistência vascular periférica, que depende basicamente das modificações no diâmetro das arteríolas (quanto menor o diâmetro, maior a resistência imposta ao fluxo e, inversamente, quanto maior o diâmetro, menor a resistência imposta ao fluxo). O principal papel do sistema circulatório é fazer o sangue chegar a todos os capilares do organismo em quantidade e pressão suficientes para manter a boa perfusão de todos os tecidos; para que isso ocorra adequadamente, é necessário que exista uma diferença de pressão entre as grandes artérias e a microcirculação, suficiente para deslocar o sangue em direção aos tecidos periféricos. O coração, como bomba circulatória, é capaz, por meio da contração ventricular, de fornecer essa diferença de pressão para a perfusão adequada dos tecidos. No entanto, a pressão arterial depende do funcionamento cardíaco, ou seja, do débito sistólico (DS) e da frequência cardíaca (FC), assim como do grau de contração da musculatura lisa presente nas arteríolas, responsável pelo maior componente da resistência periférica total (RPT). Dessa forma, podemos representar a PA com a seguinte equação: PA = (DS x FC) x RPT A PA pode ser modificada por alterações do DS, FC e RPT. Esses três parâmetros são fatores modulados tanto por mecanismos neurais como por mecanismos humorais. O controle neural é determinado, em grande parte, pela ação do sistema nervoso simpático no coração e arteríolas. O controle humoral, por sua vez, é assegurado por um grande conjunto de substâncias químicas lançadas na corrente sanguínea (atuam como hormônios) ou por agentes químicos de ação local (parácrinos ou autócrinos). Pode‑se dizer que o controle neural é mais eficiente para produzir os ajustes rápidos da pressão arterial, isto é, aqueles que ocorrem a cada momento, como, por exemplo, nas mudanças posturais, no esforço físico executado no trabalho ou no exercício, bem como no ciclo sono‑vigília. Para a regulação em longo prazo, tanto os mecanismos neurais como os humorais estão envolvidos (CURI; PROCOPIO, 2009). 27 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL Saiba mais A fim de propiciar inter‑relações entre os conteúdos da unidade, leia os artigos a seguir: JORGE, A. J. L.; et al. Deficiência da Vitamina D e doenças cardiovasculares. Int. J. Cardiovasc. Sci. v. 3, n. 4, p. 422‑432, 2018. Disponível em: <http:// www.scielo.br/pdf/ijcs/v31n4/pt_2359‑4802‑ijcs‑20180025.pdf>. Acesso em: 16 abr. 2019. RIBEIRO, M. P.; LATERZA, M. C. Efeito agudo e crônico do exercício físico aeróbio na pressão arterial em pré‑hipertensos. Rev. educ. fis. UEM [online]. 2014, v. 25, n. 1, p. 143‑152. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/refuem/ v25n1/1983‑3083‑refuem‑25‑01‑00143.pdf>. Acesso em: 2 jul. 2015. 3.2 Regulação neural da pressão arterial A regulação neural é feita pelo sistema nervoso autonômico, que atua modulando tanto a frequência e a força dos batimentos cardíacos no coração quanto a resistência periférica total nos vasos periféricos, principalmente nas arteríolas. Os sistemas nervosos simpático e parassimpático agem intensamente no DS, FC e RPT. O papel do parassimpático no controle da PA é mais restrito, pois ele é capaz de controlar apenas a frequência cardíaca. Os vasos sanguíneos, salvo algumas exceções, como na genitália, são desprovidos de inervação parassimpática; já o simpático, dada a grande distribuição das suas fibras no sistema cardiovascular, possui elevada capacidade de ajuste pressórico por ser capaz de modular as três variáveis diretamente envolvidas na regulação da PA. O sistema nervoso parassimpático atua no coração por meio das fibras do nervo vago. Os neurônios pré‑ganglionares vagais localizam‑se no bulbo em dois grandes núcleos: • o núcleo motor dorsal do vago; e • o núcleo ambíguo. Os axônios desses neurônios fazem sinapse com corpos celulares de gânglios situados na parede do coração, na região dos átrios e em regiões próximas aos nódulos cardíacos, os chamados gânglios intramurais. As fibras pós‑ganglionares vão inervar, principalmente, o nó sinoatrial, a musculatura atrial e o nó atrioventricular. A inervação parassimpática direcionada para as fibras cardíacas ventriculares é bastante escassa. Quando as fibras parassimpáticas são estimuladas, libera‑se a membrana ao K+ e diminui a condutância ao Ca2+, determinando uma hiperpolarização nas células do NSA, do NAV e da musculatura atrial. Essa hiperpolarização produz bradicardia, ou seja, diminuição da FC, por aumentar o tempo de condução do impulso elétrico por meio do NAV e reduzir a força de contração. Portanto, durante uma descarga vagal, 28 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I tanto a FC cai quanto diminui o débito cardíaco e, de acordo com a equação da PA, a alteração desses fatores determina a queda da PA. É importante ressaltar que a participação do nervo vago no controle usual da PA é bastante restrita, somente se dando em situações excepcionais, como durante a distensão de vísceras abdominais e na ativação de reflexos que ativam a via eferente vagal (CURI; PROCOPIO, 2009). O sistema nervoso simpático tem ampla atuação no controle da pressão arterial. Os gânglios simpáticos, que constituem a cadeia paravertebral do simpático, recebem inervações de neurônios pré‑ganglionares simpáticos situados na coluna intermédio‑lateral nos segmentos torácico e lombar da medula espinal. Desses gânglios, axônios de neurônios pós‑ganglionares simpáticos projetam‑se para o coração e os vasos sanguíneos, nos quais inervam a musculatura lisa das artérias, arteríolas, vênulas e veias, controlando o tônus desses vasos. O tônus simpático é dado pela frequência de descarga de potenciais de ação nessas fibras simpáticas. O grau do tônus, isto é, o nível em que ele é ajustado, determina‑se por uma complexa rede de informações oriundas de receptores periféricos que monitoram continuamente a PA (barorreceptores), o volume sanguíneo (receptores de volume nos átrios) e os níveis de O2, CO2 e pH do sangue (quimiorreceptores). Essas informações são integradas em grupos neuronais do bulbo que, de acordo com as informações recebidas, aumentam ou diminuem a atividade simpática dirigida para as arteríolas, o que irá ou diminuir o tônus vasomotor e a resistência periférica. A atividade simpática dirigida para o coração irá influenciar a FC e a força de contração ventricular,já que uma extensa rede de fibras pós‑ganglionares simpáticas distribui‑se por todo o coração, incluindo os nódulos e a musculatura atrial e ventricular. Portanto, o aumento da atividade eferente simpática determina: • o aumento da frequência cardíaca e da força de contração; • o aumento do tônus arteriolar e, consequentemente, da resistência vascular periférica; e • o aumento do tônus nas vênulas, facilitando o retorno venoso e deslocando sangue do lado venoso, que possui alta capacitância e baixa pressão, para o lado arterial da circulação. A modulação da atividade simpática exercida pelo sistema nervoso é capaz de ajustar a PA para valores desejáveis e necessários para as condições do organismo naquele momento (por exemplo, repouso, atividade física e sono), mediante alteração dos principais componentes que controlam a pressão. Dada a amplitude dos efeitos simpáticos sobre as variáveis que controlam a pressão arterial, o nível de tônus simpático passa a ser um componente da mais alta importância para os ajustes pressóricos, tanto de curto como de longo prazo. Os neurônios do bulbo que modulam a atividade simpática dirigida para o coração, vasos sanguíneos e medula da adrenal, e estão localizados no bulbo ventrolateral rostral e no bulbo ventrolateral caudal. Os núcleos bulbares de regulação simpática recebem uma enorme gama de aferências provenientes da periferia, aquelas originadas nos barorreceptores, que informam o valor da PA, bem como de quimiorreceptores que informam a concentração de O2 no sangue arterial, e de regiões mais 29 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 FISIOLOGIA GERAL altas do sistema nervoso, como do córtex cerebral e hipotálamo. As informações provenientes do córtex, que fazem sinapse no hipotálamo, são responsáveis pela taquicardia e o aumento da pressão arterial durante várias situações comportamentais, incluindo raiva, excitação sexual e atividade física. Existem, também, aferências provenientes da formação reticular mesencefálica, que determinam o aumento da atividade simpática na ocorrência de dor, resultando em taquicardia e aumento da pressão característicos dessa condição (CURI; PROCOPIO, 2009). Os barorreceptores, ou receptores de pressão, são estruturas sensíveis ao estiramento que transformam um sinal mecânico (estiramento) em potenciais elétricos. Como estão localizadas nas paredes das artérias, essas células detectam variações da pressão no interior das artérias e funcionam como sensores da PA. O seio carotídeo contém o principal conjunto de células com propriedades barorreceptoras do organismo, essas células comunicam‑se com neurônios aferentes dos nervos glossofaríngeo e vago. Quando há aumento da pressão arterial, o barorreceptor é submetido ao estiramento, resultando em disparos de potenciais de ação. A frequência de disparos de potenciais de ação originados no barorreceptor aumenta quando há elevação da pressão arterial. Esses sinais dirigem‑se para o núcleo do trato solitário (NTS), situado no tronco cerebral, por meio das fibras aferentes dos nervos glossofaríngeo e vago. Como resposta, inibem‑se os neurônios que determinam o aumento de atividade nos nervos simpáticos que se dirigem para o coração e os vasos sanguíneos. Portanto, o aumento da pressão arterial produz uma resposta reflexa de diminuição da atividade simpática, ocorrendo, então, bradicardia e queda da resistência periférica total. A queda do tônus simpático dirigido para as arteríolas é o principal fator responsável pela redução da PA. O inverso ocorre quando a pressão arterial diminui. A redução da distensão dos barorreceptores diminui a frequência de disparos de potenciais de ação nas fibras aferentes dos nervos glossofaríngeo e vago que se dirigem para o NTS, ocorrendo, então, aumento da atividade simpática, o que determina taquicardia e aumento da resistência arteriolar, com consequente aumento da PA. Vê‑se, portanto, que os barorreceptores produzem inibição tônica, via NTS, de núcleos do tronco cerebral responsáveis por originar a atividade simpática dirigida ao coração e vasos sanguíneos. Assim, o aumento da atividade barorreceptora faz a pressão cair e a diminuição dessa atividade faz a pressão elevar‑se. O reflexo barorreceptor é bastante rápido e sensível, capaz de monitorar os valores da PA momento a momento e, dessa forma, ajustar os níveis de atividade do sistema simpático e parassimpático, de modo a corrigir eventuais distúrbios, para mais ou para menos, da PA. Os barorreceptores participam dos ajustes rápidos e de curto prazo da PA. Um exemplo da importância do barorreflexo é seu papel na regulação pressórica referente às mudanças posturais. Quando um indivíduo está deitado e coloca‑se rapidamente na posição de pé, ocorre uma rápida redução do retorno venoso e, consequentemente do débito sistólico, resultando em uma leve queda da PA e uma pequena diminuição do fluxo sanguíneo cerebral. Os barorreceptores detectam essa pequena queda da PA, e uma descarga simpática produz taquicardia e vasoconstrição periférica, elevando a pressão arterial a valores normais (CURI; PROCOPIO, 2009). 30 Re vi sã o: G us ta vo - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 19 /0 5/ 20 15 / / R ed im en sio na m en to : A na /M ar ci lia - D ia gr am aç ão : M ár ci o - 07 /0 5/ 20 19 Unidade I 3.3 Regulação humoral da pressão arterial O controle humoral é feito por uma enorme variedade de substâncias (hormônios e mediadores químicos de produção e ação local) que interferem, principalmente, na modulação do tônus arteriolar. Um componente importante que exerce um papel de grande significância na regulação da PA é o Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona – SRAA –, o qual está mais diretamente envolvido no controle do sódio total no organismo e, consequentemente, do volume extracelular. Esse sistema também interfere na resistência vascular periférica, uma vez que a angiotensina II (Ang II), o principal efetor do SRAA, é também capaz de aumentar a atividade simpática dirigida para o coração e os vasos sanguíneos. O efeito vasoconstritor direto da Ang II no músculo liso vascular e a ação indireta via sistema simpático determinam o aumento da resistência vascular periférica e, consequentemente, da pressão arterial (CURI; PROCOPIO, 2009). As células justaglomerulares presentes no rim são responsáveis pela produção e liberação de uma enzima denominada renina. O perfil de produção e liberação dessa enzima para a corrente sanguínea é determinada por três fatores principais: • a diminuição da volemia; • a queda da pressão arterial; e • o aumento da descarga simpática direcionada para o rim. Portanto, quando há redução de sódio ou da água total no organismo, hemorragia ou aumento da atividade simpática renal (baixa ingestão de água e sódio, adoção de postura ereta, estresse), ocorre o aumento da liberação de renina no sangue. Ela age em seu substrato plasmático, o angiotensinogênio, uma proteína produzida principalmente pelo fígado, gerando a angiotensina I (Ang I). Esta, por sua vez, é convertida em angiotensina II (Ang II) por uma enzima chamada ECA (enzima conversora de angiotensina). A Ang II é responsável pela regulação de sódio total do organismo, pelo volume extracelular e pela pressão arterial. Ela age em vários locais, incluindo o rim, o córtex da glândula adrenal, o sistema nervoso e os vasos sanguíneos. A Ang II tem efeito direto nas fibras musculares lisas dos vasos sanguíneos, aumentando o tônus arteriolar, causando a vasoconstrição. Ela facilita a liberação de noradrenalina nos terminais adrenérgicos, potencializando os efeitos da descarga simpática sobre os vasos sanguíneos e atua na camada glomerular do córtex da glândula adrenal estimulando a produção de aldosterona, que, por sua vez, atua nos túbulos renais
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