A Atividade Elétrica do Coração
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- Inês Mascarenhas Ramalho
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1 A Atividade Elétrica do Coração 1. A contração das células musculares cardíacas é acionada por um potencial de ação elétrico Conforme o músculo cardíaco relaxa, os ventrículos enchem-se de sangue. A contração cardíaca tem lugar em dois estágios. Primeiro, os átrios direito e esquerdo começam a se contrair quase que simultaneamente. Depois de um intervalo de ms, os ventrículos direito e esquerdo começam a se contrair quase que simultaneamente. A contração atrial ajuda a completar o enchimento dos ventrículos com sangue, a contração ventricular ejeta sangue para fora do coração, o sangue é ejetado do ventrículo direito para a artéria pulmonar e do ventrículo esquerdo para a aorta. Depois desta contração ventricular, o coração relaxa e os ventrículos começam a se encher novamente. A seqüência de contractilidade é iniciada e organizada por um sinal elétrico, um potencial de ação propagado de célula a célula muscular, através do coração. 2. O mecanismo de contração do músculo cardíaco é bastante similar ao do músculo esquelético Embora a base molecular da contração seja a mesma em músculos cardíacos e esqueléticos, os dois tipos musculares diferem em relação à ligação elétrica entre células vizinhas, e essa diferença tem consequências importantes. As células musculares esqueléticas individuais estão eletricamente isoladas umas das outras. Os potenciais de ação não podem pular de uma célula muscular para outra. Um potencial de ação é iniciado em uma célula muscular esquelética sob a ação da acetilcolina, que é liberada como neurotransmissor do neurônio somático motor. A acetilcolina promove a abertura dos canais de N a que despolarizam a célula muscular até o limiar para a formação de um potencial de ação. 3. As contrações cardíacas são iniciadas por potenciais de ação que surgem espontaneamente em células marcapasso especializadas Qualquer célula cardíaca pode desencadear o batimento do coração. Se uma única célula cardíaca despolarizar-se durante o limiar, forma um potencial de ação e este potencial irá espalhar de célula a célula através do coração para proporcionar a contração cardíaca como um todo. Entretanto, poucas células especializadas cardíacas tem a propriedade de despolarizar espontaneamente em direção ao limiar para a formação de potenciais de ação. Quando uma célula dessas atinge seu potencial de ação o resultado é o batimento do coração. Estas células são conhecidas como células marcapasso, porque iniciam o batimento cardíaco e determinam a frequência, ou o passo do coração. No coração normal, as células marcapasso que se despolarizam mais rapidamente estão localizadas no nodo sinoatrial (SA) este nodo está na parede atrial direita. Em virtude da presença de células marcapasso que se despolarizam espontaneamente, o coração inicia seus próprios potenciais de ação musculares e as contrações. Os neurônios motores não são necessários para iniciar a contração cardíaca como são necessários para o músculo esquelético. Os neurônios motores influenciam apenas a freqüência cardíaca alterando a velocidade de despolarização das células marcapasso até o limiar, mas o coração continua a bater até mesmo sem nenhuma influência nervosa. 1
2 4. Um sistema de células musculares cardíacas especializadas inicia e organiza cada batimento cardíaco Uma vez formado, o potencial de ação rapidamente se espalha, de célula para célula, através dos átrios direito e esquerdo, promovendo a contração de ambos os átrios. Depois este mesmo potencial de ação aciona os ventrículos por um sistema especial de células que se localizam entre os átrios e ventrículos. Esta via consiste do nodo atrioventricular (AV) e na porção inicial do feixe de His. Este sistema é o único que permite a condução do potencial dos átrios aos ventrículos. O feixe AV bifurca-se para formar os ramos esquerdo e direito. No ápice ventricular, os ramos direito e esquerdo do feixe se ramificam nas fibras de purkinge, que carreia o potencial de ação pelas paredes internas de ambos os ventrículos. Os nodos SA e AV, o feixe AV e os ramos do feixe de His e as fibras de purkinge são conjuntamente denominados sistema especializado de condução do coração. Esse sistema está composto de células musculares cardíacas especializadas, e não com nervos. Em um batimento normal, ambos os átrios se contraem quase que simultaneamente. A seguir, há curta pausa (para total enchimento do ventrículo com sangue). Consequentemente, os dois ventrículos se contraem, quase que simultaneamente. Por fim, o coração inteiro relaxa-se e enche-se novamente. 5. A longa duração do potencial de ação cardíaco garante um período de relaxamento (e enchimento) entre as batidas No pico do potencial de ação os canais de N a fecham-se e tornam-se inativos. Este canal não se reabrirá até mesmo se a célula receber outro estímulo para despolarizar-se. Enquanto um canal de N a encontra-se inativo, outro potencial de ação não pode ocorrer. Quando a célula volta ao seu nível de repouso, a inativação do canal de N a termina e este se abre. Assim, a inativação do N a impede que um segundo potencial de ação ocorra até que um potencial de ação tenha terminado. Este período entre um potencial de ação até outro que não poderá ser iniciado chama-se período refratário. Em um músculo esquelético este período dura de 1 a 2 ms, no músculo cardíaco este período dura 100 a 250 ms. A importância deste período refratário é que ele garante um período de relaxamento (e novo enchimento do coração) entre as contrações cardíacas. Por este motivo também as células musculares cardíacas não entram em tetania. 2
3 6. Os nervos simpáticos e parassimpáticos atuam nas células marcapasso do coração aumentando ou diminuindo a frequência cardíaca Os neurotransmissores noradrenalina e acetilcolina afetam as células marcapasso do coração. A acetilcolina retarda a despolarização espontânea das células marcapasso ativando receptores colinérgicos muscarínicos nas membranas celulares. A ativação destes receptores promove uma queda na velocidade do fluxo iônico através dos canais de íons que são responsáveis pela despolarização espontânea das células marcapasso. A acetilcolina faz com que as células marcapasso demorem a atingir o limiar, de modo que há longo intervalo entre as batidas do coração. A noradrenalina tem efeito oposto. A noradrenalina acelera as trocas dos canais iônicos que são responsáveis pela despolarização espontânea de células marcapasso. A noradrenaliona exerce feito nos receptores B-adrenérgicos na membrana das células marcapasso. A freqüência cardíaca eleva na presença de noradrenalina. Os neurônios parassimpáticos liberam acetilcolina nas células do nodo SA, de modo que a atividade parassimpática diminui a freqüência cardíaca. Os neurônios simpáticos liberam noradrenalina, logo a atividade simpática aumenta a freqüência cardíaca. Em cães de grande porte a freqüência cardíaca é de 140 bpm, entretanto, a freqüência cardíaca é de 60 bpm durante o sono e cerca de 90 bpm em repouso. Exercícios ou excitações emocionais fazem com que a freqüência cardíaca aumente. A atividade simpática é máxima durante uma reação de defesa (resposta ao medo ou luta). Neurônios simpáticos e parassimpáticos do coração são algumas vezes ativados simultaneamente. Quando ambos os sistemas são ativados, a freqüência cardíaca resultante representa o resultado de um tipo de "cabo-de-guerra" entre a ação simpática para aumentar a freqüência e a ação parassimpática para diminuir a freqüência cardíaca. Normalmente, os sistemas simpáticos e parassimpáticos são parcialmente ativados quando a freqüência cardíaca está entre 90 e 175 bpm. Quando as atividades simpática e parassimpática são iguais, seus efeitos se cancelam mutuamente e a freqüência cardíaca fica em seu nível intrínseco ou espontâneo. 7. As células do nodo atrioventricular atuam como marcapassos auxiliares e também protegem o ventrículo de um batimento muito rápido Assim como as células do nódulo sinoatrial, as células do nódulo atrioventricular normalmente possuem atividade de marcapasso e potenciais de ação lentos mas de certa forma irrelevantes. As células do nódulo atrioventricular despolarizam-se espontaneamente na direção de seu limiar mas muito mais lentamente do que as células do nódulo sinoatrial. As células do nódulo sinoatrial atingem o limiar primeiramente e iniciam o potencial de ação, que então se propaga de célula em célula através do átrio para o nódulo atrioventricular. Em certas condições anormais, a função de marcapasso do nódulo atrioventricular é fundamental à sobrevivência. Por exemplo, se o nódulo sinoatrial estiver lesado e não puder despolarizarse no limiar, as células marcapasso do nódulo AV continuam a se despolarizar espontaneamente no limiar e iniciam um potencial de ação cardíaco. Se não fosse por essa função de marcapasso auxiliar das células do nódulo AV, o coração com nódulo SA lesado não poderia bater. Já que as células marcapasso do nódulo AV despolarizam-se mais lentamente que células normais do nódulo SA, a freqüência cardíaca é caracteristicamente mais lenta quando as células do nódulo AV estiverem controlando os batimentos cardíacos. A freqüência cardíaca resultante do marcapasso do nódulo AV é de aproximadamente bpm em um cão em repouso, comparando-se com a freqüência normal de bpm quando as células do nódulo SA são o marcapasso. Outra propriedade importante das células do nódulo AV é que elas possuem períodos refratários maiores do que as células atriais normais. O período refratário longo das células do nódulo AV ajuda a proteger os ventrículos de 3
4 estimulação e contração com freqüências rápidas demais para um bombeamento eficiente. A função protetora do nódulo AV é fundamental para a sobrevivência do animal em casos de flutter atrial ou fibrilação atrial, nas quais os potenciais de ação atriais são extremamente freqüentes. 8. Disfunção no sistema condutor especializado resulta em ritmos cardíacos anormais (Arritmias) As arritmias cardíacas resultam tanto de problemas com a formação de potencias de ação como de problemas na condução dos potenciais de ação. Um exemplo de problema com a formação do potencial de ação é a parada sinusal em que o nodo SA falha completamente para formar os potencias de ação. Em um paciente com parada sinusal, a função do marcapasso auxiliar do nodo AV mantém o batimento ventricular, embora em uma frequência bastante baixa. Uma droga que bloqueie os efeitos parassimpáticos restabelece a frequência a 80 bpm. Outro possível tratamento apropriado é aumentar a frequência cardíaca administrando-se uma droga que mimetiza a ação dos nervos simpáticos. Caso um tratamento com drogas de síndrome sinusal seja ineficaz, uma maneira alternativa de aumentar a frequência cardíaca é através do uso de um marcapasso artificial cardíaco. O marcapasso cardíaco é um estimulador elétrico que aplica ao coração choques elétricos que despolarizam o músculo cardíaco até o limiar. Os choques aplicados ao átrio iniciam o potencial de ação atrial. Para tratamento a longo prazo, um estimulador elétrico a bateria pode ser implantado cirurgicamente sob a pele do paciente e ligado a eletrodos que estão inseridos em uma câmara cardíaca e ligados à superfície externa do coração. 9. Bloqueio do nódulo AV é a causa mais comum de Arritmias cardíacas O bloqueio AV é uma disfunção elétrica comum da condução do potencial de ação. Se a lesão da porção inicial do nódulo AV bloqueia a condução dos potenciais de ação atriais ao ventrículo, os átrios continuam a bater numa frequência determinada pelas células marcapasso do nódulo SA. Os ventrículos também continuam a bater, mas em uma frequência muito mais baixa. Quando o nódulo AV é bloqueado, as contrações ventriculares são iniciadas por células abaixo das células do nódulo AV que agem como marcapassos auxiliares. Caso os potencias de ação sejam conduzidos esporadicamemente do átrio para os ventrículos, de modo que o nódulo AV transmita algum potencial de ação atrial mas não todo ele, a condição é conhecida como bloqueio do nódulo AV de segundo grau. Em um paciente com bloqueio de segundo grau, algumas contrações atriais são seguidas de contrações ventriculares e outras não. Atividade parassimpática forte pode criar ou agravar o bloqueio do nódulo AV de segundo grau, porque a atividade parassimpática aumenta o período refratário de células do nodo AV. O bloqueio AV pode ser causado por toxinas, infecções virais ou bacterianas, isquemias, defeitos cardíacos congênitos ou fibrose cardíaca. O bloqueio pode ser tratado se a frequência ventricular for baixa para manter fluxo sanguíneo adequado para o organismo. As drogas que bloqueiam as ações parassimpáticas no coração (antagonistas colinérgicos muscarínicos atropina) podem reduzir o período refratário suficientemente para superar um estado de bloqueio. O mesmo efeito pode ser atingido pela droga que mimetiza o efeito dos nervos simpáticos. Caso o efeito das drogas falhe em corrigir o bloqueio AV, então um marcapasso artificial é requerido. Neste caso o marcapasso deve ser aplicado aos ventrículos. 4
5 10. As taquiarritmias cardíacas resultam de formação de potencial de ação anormal (marcapasso ectópico) ou de condução de potencial de ação anormal (reentrada) As taquiarritmias são anormalidades no ritmo cardíaco em que as freqüências atriais ou ventriculares, ou ambas, estão anormalmente altas. Um batimento isolado extra e ocasional atrial ou ventricular é chamado pré-contração ou batimento prematuro. Geralmente esta contração é o resultado da presença na área atrial ou ventricular de um tecido anormal que atua como marcapasso por despolarização espontânea até o limiar antes que o marcapasso normal o faça. Algumas toxinas, desequilíbrios eletrolíticos e isquemias podem promover tal atividade de marcapasso ectópico. Taquicardia refere-se ao batimento mais rápido do coração e são denominadas de acordo com o local do marcapasso de onde elas originaram. Caso as contrações atriais tornem-se muito rápidas, teremos então a fibrilação atrial que caracteriza-se pela passagem contínua e aleatória de potenciais de ação pelo átrio. Neste caso o átrio aparenta ter tremores. Geralmente a fibrilação atrial não causa fibrilação ventricular por causa do longo período refratário protetor das células do nódulo AV. Os ventrículos continuam a bater sincronizadamente com efetivo bombeamento sangüíneo. Essas contrações ventriculares são essenciais para a manutenção da vida, caso a sincronia das contrações ventriculares seja desfeita e o ventrículo começa a fibrilar e o bombeamento ventricular cessa. Na fibrilação ventricular, cada pequena região das paredes ventriculares se contrai e relaxa aleatoriamente em resposta ao potencial de ação que se espalha esporádica e continuamente através dos ventrículos. A condição de fibrilação ventricular é sinônimo de morte cardíaca súbita. Em muitos casos, a fibrilação ventricular pode ser revertida somente por desfibrilação elétrica. Neste processo, uma forte corrente elétrica passa brevemente pelo músculo cardíaco. Essa corrente despolariza todas as células cardíacas simultaneamente e as mantém por um instante no estado despolarizado. Quando a corrente acaba, espera-se que todos os tecidos cardíacos despolarizem para um potencial de repouso da membrana simultaneamente e que o marcapasso normal do coração terá, então, chance de iniciar os batimentos, mais uma vez, de maneira organizada e sincronizada. 5
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