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PROBLEMA 5 – CORRIDA NA ORLA OBJETIVO 1 – DESCREVER A ANATOMIA E A HISTOLOGIA DOS VASOS SANGUINEOS E DO SANGUE Os cinco tipos principais de vasos sanguíneos são as artérias, as arteríolas, os capilares, as vênulas e as veias. Estrutura básica de um vaso sanguíneo A parede de um vaso sanguíneo é composta por três camadas, ou túnicas, de tecidos diferentes: um revestimento epitelial interno, uma túnica média formada por músculo liso e tecida conjuntivo elástica, e um revestimento externo de tecido conjuntivo As três camadas estruturais de um vaso sanguíneo qualquer, da mais interna para a mais periférica, são a túnica íntima, a túnica média e a túnica externa Túnica íntima A túnica íntima forma o revestimento interno de um vaso sanguíneo e está em contato direto com o sangue que flui pelo lúmen, ou luz, do vaso Sua camada mais interna é chamada endotélio, que é contínuo com oendocárdio. O endotélio é uma lâmina fina de células planas que revestem a face interna de todo o sistema circulatório Sabe-se agora que as células endoteliais são participantes ativas em inúmeras atividades relacionadas com vasos, incluindo influências físicas sobre o fluxo sanguíneo, secreção de mediadores químicos de ação local que influenciam o estado contrátil do músculo liso sobrejacente ao vaso e assistência com a permeabilidade capilar O segundo componente da túnica íntima é uma membrana basal profunda ao endotélio. Sua estrutura de fibras colágenas confere à membrana basal substancial resistência à tração, além de resiliência ao estiramento e distensão. A parte mais externa da túnica íntima, que forma a fronteira entre a túnica íntima e a túnica média, é a lâmina elástica interna. A lâmina elástica interna é uma lâmina fina de fibras elásticas com número variável de aberturas semelhantes a janelas (fenestrações) que lhe conferem o aspecto de um queijo suíço. Estas fenestrações facilitam a difusão de materiais através da túnica íntima para a túnica média mais espessa Túnica média A túnica média é uma camada de tecidos muscular e conjuntivo que apresenta a maior variação entre os diferentes tipos de vasos A principal função das células musculares lisas, que circundam o lúmen é regular o diâmetro desse lúmen. O aumento da estimulação simpática estimula tipicamente o músculo liso a se contrair, apertando a parede do vaso e estreitando o lúmen. Chamado de Vasoconstricção. Em contrapartida, quando a estimulação simpática diminui, ou na presença de determinados compostos químicos (como o óxido nítrico, H+ e ácido láctico) ou em resposta à pressão arterial, as fibras musculares lisas relaxam. O aumento do diâmetro é chamado de Vasodilatação. A separação entre a túnica média e a túnica externa se dá por uma rede de fibras elásticas, a lâmina elástica externa, que faz parte da túnica média. Túnica externa O revestimento externo de um vaso sanguíneo, a túnica externa, é composto por fibras elásticas e colágenas. A túnica externa contém diversos nervos e, especialmente nos grandes vasos, minúsculos vasos sanguíneos que irrigam o tecido da parede do vaso. Artérias Em decorrência da abundância de fibras elásticas, as artérias normalmente têm alta complacência, o que significa que suas paredes se esticam ou expandem facilmente sem se romper em resposta a um pequeno aumento da pressão. Artérias elásticas As artérias elásticas são as maiores artérias do corpo e seu tamanho varia. Estes vasos são caracterizados por lâminas elásticas interna e externa bem definidas, juntamente com uma túnica média espessa que é dominada por fibras elásticas, chamadas lamelas elásticas. As artérias elásticas incluem: O tronco pulmonar; A aorta; O tronco braquiocefálico, subclávia e carótida comum. Artéria ilíaca comum Conforme o sangue é ejetado do coração para as artérias elásticas, suas paredes se distendem, acomodando facilmente o pulso de sangue. Quando elas se esticam, as fibras elásticas momentaneamente armazenam energia mecânica, funcionando como um reservatório de pressão. Em seguida, as fibras elásticas recuam e convertem a energia armazenada (potencial) no vaso em energia cinética do sangue. Assim, o sangue continua se movendo ao longo das artérias, mesmo quando os ventrículos estão relaxados. Artérias musculares As artérias de médio porte são chamadas artérias musculares, porque sua túnica média contém mais músculo liso e menos fibras elásticas do que as artérias elásticas. Assim, as artérias musculares conseguem se dilatar e contrair mais para se ajustar à velocidade do fluxo sanguíneo. A espessura das artérias musculares varia desde as artérias femoral e axilar que têm a espessura de um lápis até as artérias filiformes que penetram nos órgãos (até mesmo 0,5 mm de diâmetro). Anastomoses A maioria dos tecidos do corpo recebe sangue de mais de uma artéria. A união dos ramos de duas ou mais artérias que irrigam uma mesma região do corpo é chamada anastomose A via alternativa de fluxo sanguíneo para uma parte do corpo por meio de uma anastomose é conhecida como circulação colateral. As anastomoses também podem ocorrer entre veias e entre arteríolas e vênulas. As artérias que não se anastomosam são conhecidas como artérias terminais. A obstrução de uma artéria terminal interrompe a irrigação sanguínea a todo um segmento de órgão, provocando necrose (morte) desse segmento. Arteríolas Significando literalmente pequenas artérias, as arteríolas são abundantes vasos microscópicos que regulam o fluxo sanguíneo para as redes capilares dos tecidos do corpo As arteríolas têm uma participação essencial na regulação do fluxo sanguíneo das artérias para os vasos capilares, regulando a resistência, a oposição ao fluxo sanguíneo decorrente do atrito entre o sangue e as paredes dos vasos sanguíneos. Por isso, são conhecidas como vasos de resistência. Capilares O capilar, o menor dos vasos sanguíneos, tem diâmetro de 5 a 10 μm, e forma as curvas em U que conectam o efluxo arterial ao retorno venoso A função primária dos capilares é a troca de substâncias entre o sangue e o líquido intersticial. Por causa disto, estes vasos de paredes finas são chamados vasos de troca. Nesta via, o sangue flui de uma arteríola para os capilares e, em seguida, para as vênulas (vênulas póscapilares). O corpo contém três tipos diferentes de capilares: capilares contínuos, capilares fenestrados e vasos sinusoides O sangue normalmente sai do coração e, em seguida, passa pelas artérias, arteríolas, capilares, vênulas e veias e, então, retorna ao coração. Em algumas partes do corpo, no entanto, o sangue passa de uma rede capilar para outra por meio de uma veia chamada veia porta. Esta circulação sanguínea é denominada sistema porta. Vênulas As vênulas e veias têm paredes finas que não mantêm facilmente a sua forma. As vênulas drenam o sangue capilar e iniciam o fluxo de retorno do sangue de volta ao coração Veias As veias, em geral, têm paredes muito finas em relação ao seu diâmetro total. A túnica íntima das veias é mais fina do que a das artérias; a túnica média das veias é muito mais fina do que a das artérias, com relativamente pouco músculo liso e fibras elásticas. A túnica externa das veias é a mais espessa e é composta por colágeno e fibras elásticas São distensíveis o suficiente para se adaptar às variações de pressão e ao volume de sangue que passa por elas, mas não são concebidas para suportar altas pressões. Muitas veias, especialmente as dos membros, também contêm válvulas, pregas finas de túnica íntima que formam válvulas semelhantes a abas. As válvulas auxiliam no retorno venoso impedindo o refluxo do sangue. Distribuição do sangue A maior parte do seu volume sanguíneo em repouso – cerca de 64% – estánas veias e vênulas sistêmicas. Como as veias e vênulas sistêmicas contêm uma grande porcentagem do volume sanguíneo, funcionam como reservatórios de sangue a partir dos quais o sangue pode ser desviado rapidamente em caso de necessidade. Por exemplo, durante o aumento da atividade muscular, o centro cardiovascular no tronco encefálico envia mais impulsos simpáticos para as veias. O resultado é a venoconstrição, a constrição das veias, que reduz o volume de sangue nos reservatórios e possibilita que um maior volume sanguíneo flua para os músculos esqueléticos, onde é mais necessário. Componentes do sangue O sangue total possui dois componentes: (1) plasma sanguíneo, matriz extracelular aquosa que contém substâncias dissolvidas e (2) elementos figurados, que consistem nas células e nos fragmentos celulares. Plasma sanguíneo O plasma sanguíneo é composto 91,5% de água e 8,5% de solutos, cuja maioria é (7% por peso) de proteínas. Elementos figurados Os elementos figurados do sangue incluem três componentes principais: hemácias, leucócitos e plaquetas. As hemácias ou eritrócitos transportam oxigênio dos pulmões para as células corporais e dióxido de carbono das células do corpo para os pulmões. Os leucócitos protegem o corpo de patógenos invasores e outras substâncias estranhas. Existem diversos tipos de leucócitos: neutrófilos, basófilos, eosinófilos, monócitos e linfócitos. Os linfócitos são ainda subdivididos em linfócitos B (células B), linfócitos T (células T) e células exterminadoras naturais (natural killers, NK) As plaquetas, o último tipo de elemento figurado, são fragmentos celulares sem núcleo. Entre outras ações, elas liberam substâncias químicas que promovem a coagulação do sangue nos casos de dano dos vasos sanguíneos. OBJETIVO 2 – ENTENDER A FISIOLOGIA DO SISTEMA CIRCULATÓRIO (CICLO CARDIACO E MECANISMO DE FRANK STARLING) Troca capilar A missão de todo o sistema circulatório é manter o sangue fluindo pelos capilares para possibilitar a troca capilar, o movimento de substâncias entre o sangue e o líquido intersticial. As substâncias entram e saem dos capilares por três mecanismos básicos: difusão, transcitose e fluxo de massa. Difusão O método mais importante de troca capilar é a difusão simples. Muitas substâncias, como o oxigênio (O2), o dióxido de carbono (CO2), a glicose, os aminoácidos e os hormônios, entram e saem dos capilares por difusão simples. Substâncias hidrossolúveis, como a glicose e os aminoácidos, atravessam as paredes capilares por meio das fendas intercelulares ou fenestrações. Materiais lipossolúveis, como o O2, o CO2 e os hormônios esteroides, podem cruzar as paredes capilares diretamente pela bicamada lipídica da membrana plasmática das células endoteliais. Transcitose Neste processo, as substâncias do plasma sanguíneo são englobadas por minúsculas vesículas pinocíticas que primeiro entram nas células endoteliais por endocitose, atravessamna e saem do outro lado por exocitose. Por exemplo, o hormônio insulina (uma pequena proteína) entra na corrente sanguínea por transcitose e determinados anticorpos (proteínas) passam da circulação materna para a circulação fetal por transcitose. Fluxo de massa | Filtração e reabsorção O fluxo de massa é um processo passivo em que uma grande quantidade de íons, moléculas ou partículas em um líquido se move em conjunto, no mesmo sentido. O fluxo de massa ocorre a partir de uma área de alta pressão para uma zona de pressão mais baixa, e continua desde que exista uma diferença de pressão. O movimento impulsionado pela pressão de líquidos e solutos dos capilares sanguíneos para o líquido intersticial é chamado filtração. O movimento impulsionado pela pressão do líquido intersticial para os capilares sanguíneos é chamado reabsorção. Duas pressões promove a filtração: A pressão hidrostática do sangue, que empurra o líquido para fora dos capilares. E a pressão coloidal do sangue que “puxa” o líquido para dentro. Se a filtração excede em muito a reabsorção, o resultado é o edema, um aumento anormal no volume de líquido intersticial. O edema geralmente não é detectável nos tecidos até que o volume de líquido intersticial tenha aumentado 30% acima do normal. O edema pode ser decorrente do excesso de fi tração ou da reabsorção inadequada. O fato de o líquido sair ou entrar no capilar depende do equilíbrio das pressões. Se as pressões que empurram o líquido para fora dos capilares excedem as pressões que puxam o líquido para os capilares, o líquido se move dos capilares para os espaços intersticiais (filtração). Se, no entanto, as pressões que empurram o líquido para fora dos espaços intersticiais para os capilares ultrapassam as pressões que puxam o líquido para fora dos capilares, então o líquido vai passar dos espaços intersticiais para os capilares (reabsorção). Pressão arterial Como você acabou de ver, o sangue flui de regiões de maior pressão para regiões de menor pressão; quanto maior a diferença de pressão, maior for o fluxo sanguíneo. A contração dos ventrículos produz a pressão arterial (PA). A PA é mais alta na aorta e nas grandes artérias sistêmicas; em um adu to jovem em repouso, a PA sobe para cerca de 110 mmHg durante a sístole (contração ventricular) e cai para cerca de 70 mmHg durante a diástole (relaxamento ventricular). A pressão arterial sistólica (PAS) é a maior pressão alcançada nas artérias durante a sístole e a pressão arterial diastólica (PAD) é a pressão arterial mais baixa durante a diástole. Conforme o sangue sai da aorta e flui ao longo da circulação sistêmica, sua pressão cai progressivamente à medida que a distância do ventrículo esquerdo aumenta. O valor da pressão arterial média (PAM), a pressão sanguínea média nas artérias, pode ser estimado como se segue: PAM = PA diastólica + 1/3 (PA sistólica – PA diastólica) A pressão arterial também depende do volume total de sangue no sistema circulatório. O volume sanguíneo normal em um adulto é de cerca de 5 ℓ. Qualquer diminuição neste volume, como por hemorragia, diminui o volume de sangue que circula pelas artérias a cada minuto. Uma modesta diminuição pode ser compensada por mecanismos homeostáticos que ajudam a manter a pressão sanguínea, mas se a diminuição no volume de sangue for maior do que 10% do total, a pressão arterial diminui. Por outro lado, tudo o que aumenta o volume de sangue, como a retenção de água no organismo, tende a aumentar a pressão sanguínea. Resistência vascular A resistência vascular é a oposição ao fluxo sanguíneo em decorrência do atrito entre o sangue e as paredes dos vasos sanguíneos. A resistência vascular depende (1) do tamanho do lúmen do vaso sanguíneo (2), da viscosidade do sangue e (3) do comprimento total dos vasos sanguíneos. 1. Tamanho do lúmen. Quanto menor o lúmen de um vaso sanguíneo, maior é a sua resistência ao fluxo sanguíneo. 2. Viscosidade do sangue. A viscosidade do sangue depende principalmente da proporção de eritrócitos em relação ao volume de plasma (líquido). Quanto maior a viscosidade do sangue, maior a resistência. 3. Comprimento total dos vasos sanguíneos. A resistência ao fluxo sanguíneo em um vaso é diretamente proporcional ao comprimento deste vaso. Por isso, geralmente as pessoas obesas tem PA elevada, por conta dos vasos sanguíneos adicionais ao tecido adiposo. Retorno venoso O retorno venoso, o volume de sangue que flui de volta ao coração pelas veias sistêmicas, é consequente à pressão produzida pelo ventrículo esquerdo por meio das contrações do coração. Além do coração, dois outros mecanismos “bombeiam” o sangue da parte inferior do corpo de volta ao coração: (1) a bomba de músculo esquelético e (2) a bomba respiratória. Ambas as bombas dependemdas válvulas existentes nas veias. Mecanismo de Frank-Starling Na cardiologia, o mecanismo de Frank-Starling define que o coração possui uma capacidade intrínseca de se adaptar a volumes crescentes de afluxo sanguíneo, ou seja, quanto mais o miocárdio for distendido durante o enchimento, maior será a força de contração e maior será a quantidade de sangue bombeada para a aorta. Ou em outras palavras, dentro de limites fisiológicos o coração bombeia todo o sangue que a ele retorna pelas veias. A reserva cardíaca é a diferença entre o débito cardíaco máximo de uma pessoa e o débito cardíaco em repouso. A pessoa média tem uma reserva cardíaca de quatro ou cinco vezes o valor de repouso. Velocidade do fluxo sanguíneo A velocidade do fluxo sanguíneo (em cm/s) é inversamente proporcional à área de seção transversa. Controle da pressão e do fluxo sanguíneo Papel do centro cardiovascular Grupos de neurônios espalhados no centro CV regulam a frequência cardíaca, a contratilidade (força de contração) dos ventrículos e o diâmetro dos vasos sanguíneos. O centro cardiovascular recebe informações das regiões superiores do encéfalo e dos receptores sensitivos Os impulsos nervosos descem do córtex cerebral, sistema límbico e hipotálamo para afetar o centro cardiovascular. Os proprioceptores monitoram os movimentos das articulações e músculos e fornecem informações ao centro cardiovascular durante a atividade física. Os barorreceptores monitoram as alterações na pressão e distendem as paredes dos vasos sanguíneos, e os quimiorreceptores monitoram a concentração de vários produtos químicos no sangue. Os dois reflexos barorreceptores mais importantes são o reflexo do seio carótico e o reflexo da aorta. Os impulsos nervosos se propagam dos barorreceptores do seio carótico para os axônios sensitivos nos nervos glossofaríngeos (IX) para o centro cardiovascular no bulbo. Os impulsos simpáticos chegam ao coração pelos nervos aceleradores cardíacos. Um aumento na estimulação simpática eleva a frequência cardíaca e a contratilidade, enquanto a diminuição da estimulação simpática reduz a frequência e a contratilidade cardíacas. Estímulos parassimpáticos, transmitidos pelos nervos vagos (X), diminuem a frequência cardíaca. Regulação hormonal da pressão sanguínea 1. Sistema reninaangiotensinaaldosterona (RAA). Quando o volume de sangue cai ou o fluxo sanguíneo para os rins diminui, as células justaglomerulares dos rins secretam renina na corrente sanguínea. Na sequência, a renina e a enzima conversora de angiotensina (ECA) atuam sobre seus substratos para produzir o hormônio ativo angiotensina II, que aumenta a pressão arterial de duas maneiras. Em primeiro lugar, a angiotensina II é um potente vasoconstritor; isso aumenta a pressão arterial ao aumentar a resistência vascular sistêmica. Em segundo lugar, estimula a secreção de aldosterona, a qual aumenta a reabsorção dos íons sódio (Na+) e água pelos rins. A reabsorção de água aumenta o volume sanguíneo total, o que eleva a pressão arterial. 2. Epinefrina e norepinefrina. Em resposta à estimulação simpática, a medula da glândula suprarrenal libera epinefrina e norepinefrina. Esses hormônios aumentam o débito cardíaco e eleva a força das contrações. 3. Hormônio antidiurético (HAD). O hormônio antidiurético (HAD) é produzido pelo hipotálamo e liberado pela neurohipófise em resposta à desidratação ou à diminuição no volume sanguíneo. Entre outras ações, o HAD causa vasoconstrição, o que aumenta a pressão arterial. Por isso, o HAD é também chamado vasopressina. 4. Peptídio natriurético atrial (PNA). Liberado pelas células do átrio do coração, o PNA reduz a pressão arterial ao causar vasodilatação e promover a perda de sal e água na urina, o que reduz o volume sanguíneo CICLO CARDIACO O ciclo cardíaco compreende o funcionamento mecânico do coração através da contração (sístole) e relaxamento (diástole). Os átrios têm a função de receber o sangue derivado da drenagem sistêmica e pulmonar. Sua diástole permite que esse sangue desemboque em sua cavidade, assim, aumentando sua pressão para que haja a abertura das válvulas atrioventriculares e a ejeção de sangue para os ventrículos. Quando essa pressão consegue promover a ejeção de sangue para os ventrículos ocasiona o enchimento rápido dessa câmara o que consiste cerca de 80% do sangue atrial. Desse modo, os 20% restantes é ejetado através da sístole atrial, o que configura a sua função de bomba de escova. Os ventrículos têm uma importância tremenda no envio de sangue para o pulmão e para a circulação sistêmica. Seu esvaziamento ocorre quando a pressão dentro dos ventrículos supera a da circulação sistêmica. Ocorre que eles precisam de uma contração inicial para promover esse acréscimo de pressão, essa contração é imperceptível o que se denomina de contração isovolumétrica. Quando a pressão ventricular supera essa barreira ocorre a ejeção normal do sangue para as artérias. Após essa contração ocorre o relaxamento quase que instantâneo dos ventrículos fazendo que a pressão em seu interior diminua abruptamente ocasionando o fechamento das válvulas semilunares da aorta e da artéria pulmonar. As valvas têm uma papel importante na coordenação desse mecanismo. As valvas atrioventriculares, junto com as valvas semilunares da aorta e do troco pulmonar evitam o refluxo de sangue e esse mecanismo só é possível graças as diferenças de pressão. Outro atenuante para a manutenção desse mecanismo é o papel dos músculos papilares que sustentam as valvas através de cordas tendíneas o que evitam abaulamentos para trás e assim possibilitando o refluxo sanguíneo. Além disso, as valvas semilunares da aorta e do tronco pulmonar não apresentam esse músculo papilar para sustentar, logo elas apresentam um tecido fibroso especialmente forte o que as auxiliam nesse estresse físico adicional. Regulação do bombeamento do coração O coração bombeia todo o sangue que chega até ele através das veias cavas, nesse sentindo quanto mais sangue venoso chega maior será o débito cardíaco. Esse mecanismo é chamado de retorno venoso. Desse modo, a capacidade que esse órgão tem de se adaptar a grandes quantidades de sangue é denominado de mecanismo de Frank- Starling. A explicação desse mecanismo está na característica intrínseca que os músculos estriados têm, quanto maior a distensão maior será a contração a ser realizada. Desse modo, quanto mais o coração distende a partir da sua diástole mais sangue chega a seus átrios (cabe lembrar que os átrios tem uma capacidade de se distender a fim de aumentar o volume sanguíneo) maior o volume de sangue que chega aos ventrículos e, consequentemente, maior será a contração exercida pelo miocárdio. Bulhas cardíacas O som dos batimentos cardíacos é decorrente principalmente da turbulência do sangue causada pelo fechamento das valvas cardíacas. Durante cada ciclo cardíaco, existem quatro bulhas cardíacas, mas em um coração normal apenas a primeira e a segunda bulhas cardíacas (B1 e B2) são auscultadas com um estetoscópio. A primeira bulha (B1), a qual pode ser descrita como um som de tum, é mais forte e um pouco mais longa do que a segunda bulha. B1 é causada pela turbulência do sangue associada ao fechamento das valvas AV logo depois de a sístole ventricular começar. A segunda bulha (B2), que é mais breve e não tão forte quanto a primeira, pode ser descrita como um som de tá. B2 é causada pela turbulência no sangue associada ao fechamento das valvas do tronco pulmonar e da aorta no início da diástole ventricular. Débito cardíaco O débito cardíaco (DC) é o volume de sangue ejetado pelo ventrículo esquerdo (ou ventrículo direito) na aorta (ou tronco pulmonar) a cada minuto.O débito cardíaco é igual ao volume sistólico (VS), o volume de sangue ejetado pelo ventrículo a cada contração, multiplicado pela frequência cardíaca (FC), a quantidade de batimentos cardíacos por minuto: DC (mℓ/min) = VS (mℓ/batimento) × FC (batimentos/min) A reserva cardíaca é a diferença entre o débito cardíaco máximo de uma pessoa e o débito cardíaco em repouso. A pessoa média tem uma reserva cardíaca de quatro ou cinco vezes o valor de repouso. OBJETIVO 3 – RELACIONAR COMO O SISTEMA CIRCULATÓRIO SE ADAPTA AO EXERCÍCIO FÍSICO. Alguns tipos de exercício são mais efetivos do que outros em melhorar a saúde do sistema cardiovascular. Os exercícios aeróbicos, qualquer atividade que aciona grandes músculos do corpo durante pelo menos 20 min, eleva o débito cardíaco e acelera a taxa metabólica. A prática de exercícios físicos aumenta a demanda de oxigênio dos músculos. O fato de a demanda ser atendida depende principalmente da adequação do débito cardíaco e do bom funcionamento do sistema respiratório. Após várias semanas de treinamento, uma pessoa saudável aumenta o débito cardíaco máximo (o volume de sangue ejetado dos ventrículos para as respectivas artérias por minuto), elevando assim o fornecimento máximo de oxigênio aos tecidos. O transporte de oxigênio também aumenta porque os músculos esqueléticos desenvolvem mais redes capilares em resposta ao treinamento prolongado. Ocorrem três efeitos principais durante o exercício, essenciais para o sistema circulatório suprir o enorme fluxo sanguíneo necessário pelos músculos. Eles são (1) descarga maciça do sistema nervoso simpático por todo o corpo, com consequentes efeitos estimulantes sobre toda a circulação, (2) aumento da pressão arterial, e (3) aumento do débito cardíaco.
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