BASES FISIOLÓGICAS DO SISTEMA CARDIOVASCULAR

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1 BASES FISIOLÓGICAS DO SISTEMA CARDIOVASCULAR Ms. Sandro de Souza Mestre em Ciências da Atividade Física Especialista em Treinamento Desportivo Pesquisador LAFE-EA UFF Membro da Sociedade Brasileira de Hipertensão Membro da Sociedade de Cardiologia do Estado do Rio de Janeiro Secretário Geral da Sociedade Brasileira de Fisiologia do Exercício

2 Fonte: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com Função: Manutenção do equilíbrio ácido-básico e do equilíbrio hídrico do corpo; Remoção do CO2 e de outros resíduos metabólicos; Distribuição do O2 e dos nutrientes; Transporte de hormônios; Termorregulação; Função imune.

3 Fonte: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com DIVISÃO DO SISTEMA Uma Bomba Um sistema de distribuição Um meio flúido

4 Vídeo: Corpo Humano, 2009 A Bomba: CORAÇÃO

5 O coração é composto por duas bombas em série: uma propele o sangue através dos pulmões, para as trocas de oxigênio e dióxido de carbono ( a circulação pulmonar), e a outra propele o sangue para os demais tecidos do corpo (circulação sistémica) Berne, Levy, Koeppen e Staton (2004) ⅔ da sua massa está localizado à esquerda da linha mediana do corpo.

6 A Bomba: CORAÇÃO Fonte: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

7 Ramo para o nó sinoatrial. Ramo da veia cava superior ARTÉRIA CORONÁRIA ESQUERDA Ramo circunflexo da artéria coronária esquerda Ramo atrial anterior direito da artéria coronária direita Veias cardíacas anteriores Veia cardíaca menor Veia cardíaca maior Ramo interventricular anterior (descendente anterior esquerda) da artéria coronária esquerda Ramo marginal direito da artéria coronária direita ARTÉRIA CORONÁRIA DIREITA Fonte imagem: Google imagens, 2012.

8 A Bomba: CORAÇÃO Powers & Howley (2009)

9 Discos intercalados - junção entre as células musculares cardíacas que forma a conexão mecânica e elétrica entre as duas células. Sincício funcionamento coletivo das células musculares cardíacas, dando a elas uma unidade durante a despolarização. Fonte: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

10 A Bomba: CORAÇÃO Fonte: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

11 A Bomba: CORAÇÃO 1. Origem: NSA 2. Miocárdio AD 3. Os Tratos Internodais (a, m, p) conduzem para o NAV. 4. Paralelamente os feixe de Bachmann conduz para o AE 5. Propagação para o Feixe de His 6. Propagação para os ramos de Purkinje Curi & Procópio (2009) 7. Alcança o miocárdio ventricular

12 REGULAÇÃO NEUROENDÓCRINA Efeitos do Sistema Nervoso Autônomo sobre o coração e vasos sanguíneos Tecido Alvo Receptor Adrenérgico Sistema Simpático Mediador Ação Receptor Muscarínico Sistema Parassimpático Mediador Ação NSA β 1 Noradrenalina Aumenta FC M 2 Acetilcolina Diminui FC NAV e sistema His-Purkinje β 1 Noradrenalina Aumenta velocidade de condução M 2 Acetilcolina Diminui velocidade de condução Miocárdio Atrial β 1 Noradrenalina Aumenta contratilidade M 2 Acetilcolina Diminui contratilidade Miocárdio ventricular β 1 Noradrenalina Aumenta contratilidade Músculo liso vascular β 2 α 1 Noradrenalina Adrenalina Vasoconstrição Vasodilatação M 3 Acetilcolina NO Vasodilatação Vasodilatação Curi & Procópio (2009)

13 A Bomba: CORAÇÃO Registro indireto da atividade elétrica do coração. Onda P Despolarização Atrial Complexo QRS Despolarização Ventricular Onda T Repolarização Ventricular R P T Q S Imagem: Powers & Howley (2009) Imagem: Arquivo particular

14 ELETROCARDIOGRAMA Onda de excitaçao propagando-se através da parede do coração é acompanhada de mudanças elétricas Triângulo do Einthoven A contraçao de fato do músculo dos VENTRÍCULOS começa em uma fração de segundo depois que a onda Q-R começa Fonte imagem: Google imagens, 2012.

15 Fonte imagem: Google imagens, Fonte: arquivo particular Papel milimetrado (1x1 mm) Horizontais (voltagem): Linha de base Espaçamento entre linhas: 0,1 mv Verticais (tempo): Espaçamento entre linhas: Velocidade de 25mm/s = 0,04 mm/s Velocidade de 50mm/s = 0,02 mm/s

16 Laboratório de Fisiologia do Exercício Experimental e Aplicada ECG repouso Mulher saudável 32 anos Fonte: arquivo particular

17 Fonte: arquivo particular Exemplos de traçados de ECG Rítmo Sinusal Fibrilação Atrial Bradicardia Sinusal Taquicardia Ventricular Taquicardia Sinusal Fibrilação Ventricular Arritmia Sinusal Isquemia Taquicardia Atrial Asístole

18 Fonte: ECG - Parada Cardíaca

19 A Bomba: CORAÇÃO Frequência Cardíaca Reflete a quantidade de trabalho que o coração deve realizar para satisfazer as demandas aumentadas do corpo durante uma atividade. R-R Imagem: Arquivo particular

20 DEP [ms 2 /Hz] Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) As variações dos intervalos R-R estão na dependência de moduladores biológicos, como o SNA, através da atividade dos sistemas simpático e parassimpático. Essas variações constituem a variabilidade da frequência cardíaca (VFC), em que o objetivo é medir a variação entre cada batimento sinusal sucessivo 9 x 105 RR PSD Paciente= fracionado v fc p os ULF Ultra Low Frequency < 0,0033 Hz Freq [Hz] Fonte: arquivo particular Análise Espectral VLF Very Low Frequency 0,0033 a 0,04 Hz LF Low Frequency 0,04 a < 0,15 Hz Modulação Simpato-vagal Predominância simpática e menor ação parassimpática HF Higth Frequency 0,15 a 0,40 Hz Atividade Vagal Predominância parassimpática

21 Fisiologia do Sistema Cardiovascular Potencia (ms 2 ) HF(ms 2 ) HF normalizado (ua) LF (ms 2 ) LF normalizado (ua) LF/HF PSD (ms2/hz) Series de RR Paciente= marcosrepousovfc 8000 Potencia Total 2500 Potencia em LF Potencia em HF Potencia em HF norm Potencia em LF norm LF/HF Análise no Domínio do Tempo Tempo (min) Tempo (min) Análise no Domínio da Frequência Espectros de potencia dos RR diegocontinuo v fc p os.txt x Tempo (min) Fonte: arquivo particular Frequencia (Hz)

22 A Bomba: CORAÇÃO Regulação da Frequência Cardíaca Ação Parassimpática Acetilcolina FC Reflexo dos Barorreceptores SNS e SNP FC Receptores de Estiramento SNS e SNP FC Imagem: Powers & Howley (2009)

23 A Bomba: CORAÇÃO Regulação da Frequência Cardíaca Infusão Intravenosa Aumentos na pressão atrial direita Estimulação dos receptores atriais Reflexo de Bainbridge FC Aumento no débito cardíaco Aumento na pressão arterial Reflexo barorreceptor Berne, Levy, Koeppen e Stanton(2004)

24 Controle Neural da Função Cardiovascular Bulbo Centro vasomotor Centro cardioacelerador Centro cardioinibidor Arteríolas do músculo esquelético Arteríolas viscerais Vasodilatação vasoconstrição Efluxo simpático (nervo acelerador) Efluxo parassimpático (nervo vago) FC A contratilidade aumenta FC A contratilidade diminui Plowman & Smith (2010)

25 A Bomba: CORAÇÃO Resumo das respostas cardiovasculares à estimulação da ativação Simpática e parassimpática Resposta Estimulação Simpática Fonte: McNaught & Callander apud Plowman & Smith (2010) Estimulação Parassimpática Ritmo do coração Força de contração Excitabilidade Condutividade Metabolismo

26 Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com A Rede Hemodinâmica: OS VASOS Pode ser subdividido em circulação sistêmica e pulmonar. Responsável em distribuir os nutrientes, o O 2 pelas células de todo o corpo, remover o CO 2 produzido, assim como os resíduos derivados do metabolismo celular, propagar o calor para a periferia para ser trocado com o meio, bem como para o centro do corpo para manter o equilíbrio térmico.

27 Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com A Rede Hemodinâmica: OS VASOS Túnicas

28 A Rede Hemodinâmica: OS VASOS Túnicas PEQUENA ARTÉRIA ADVENTÍCIA MÉDIA ÍNTIMA ARTERÍOLA ADVENTÍCIA MÉDIA Imagem: Curi & Procópio (2009) ÍNTIMA

29 Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com A Rede Hemodinâmica: OS VASOS Túnicas

30 Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com A Rede Hemodinâmica: OS VASOS Ativação Simpática Constrição Dilatação Ativação Parassimpática

31 A Rede Hemodinâmica: OS VASOS Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

32 Pressão do Fluxo nos Vasos Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

34 Pressão do Fluxo nos Vasos Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com Vasos de Resistência

37 Pressão do Fluxo nos Vasos Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com Vasos de Indutância

39 Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com Fluxo O fluxo de um líquido é compreendido como o deslocamento de um determinado volume, deste líquido, pela unidade de tempo, e que é expresso, geralmente em L/s (litros/segundos) ou ml/s (mililitros / segundo). Em um homem adulto, o volume de sangue ejetado pelo coração, em repouso, por minuto, é de 5 litros aproximadamente.

40 Lei de Poiseuille O Fluxo (F) através de um tubo cilíndrico é diretamente proporcional à diferença de pressão ( P) existente entre as extremidades do tubo e ao raio do tubo elevado à quarta potência (r 4 ), e inversamente proporcional ao comprimento do tubo (L) e à viscosidade do líquido (ᶯ). Jean-Louis-Marie Poiseuille Equação de Poiseuille F = π. P. r 4 8.L. ᶯ Fonte imagem: Google imagens, 2012.

41 Fonte imagem: Google imagens, Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Em baixas velocidades, a Lei de Poiseuille é obedecida e o fluxo tem características lamelar, devido a relação linear. Entretanto, ao elevar a velocidade do fluxo e este alcançar uma velocidade crítica, a Lei de Poiseuille não é mais obedecida e o fluxo passa a ser turbillhonar. A velocidade do Fluxo é dependente agora da viscosidade do líquido, da Osborne Reynolds sua densidade e do raio. A unidade de medida adimensional da velocidade crítica é predita pelo Número de Reynolds (K). Número de Reynolds K = v. d. p ᶯ K = número de Reynolds v = velocidade do sangue (cm/s) d = diâmetro do vaso (cm) p = densidade do sangue (g/ml) ᶯ = viscosidade do sangue (poise)

42 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Fonte imagem: Google imagens, Qualquer variação do calibre (raio) do vaso (vasodilatação) tem como repercussão uma variação do fluxo elevada a quarta potência, ou seja, em uma situação que o calibre da artéria duplique, o fluxo se elevará 16 vezes! O mesmo ocorre de forma inversa, em caso de diminuição do calibre do vaso (vasoconstrição), causará uma redução de 16 vezes. Fluxo Lamelar Pressão Turbilhonar Velocidade Crítica O aumento da viscosidade do fluxo, irá proporcionar maior resistência a sua passagem. Assim, quanto menor o calibre do vaso e/ou maior a viscosidade, maior será a resistência à passagem do fluxo, aumentando o turbilhonamento no interior do vaso. Locais de bifurcação dos ramos arteriais há redução do Shear Stress, diminuindo o depósito de ON, desprotegendo a parede do vaso nesses locais, tornando-os mais suscetíveis a lesão.

43 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão O aumento do turbilhonamento do fluxo, causado pelos aumentos da viscosicade e velocidade do fluxo e a redução do calibre do vaso, gerará maios força de cisalhamento, ou Shear Stress. Síntese de Óxido Nítrico Endotelial ÓXIDO NÍTRICO (ON) Ativa a enzima GCs (guanilato ciclase solúvel) Forma o monofosfato de guanosina cíclico Ativação da Bomba de Ca 2+, no músculo liso, reduzindo o Tônus Vascular

44 Fisiologia do Sistema Cardiovascular CIRCULAÇÃO PULMONAR E SISTÊMICA Fonte imagem: Google imagens, 2012.

45 Fisiologia do Sistema Cardiovascular RESUMO DO CICLO CARDÍACO Pressão aórtica Pressão ventricular esquerda Pressão atrial esquerda VDFVE VSFVE Período do ciclo cardíaco: 1 = PEnV (período de enchimento ventricular) 2 = PCI (período de contração isovolumétrica) 3 = PEjV (período de ejeção ventricular) 4 = PRI (período de relaxamento isovolumétrico)

46 Fonte imagem: Google imagens, Fisiologia do Sistema Cardiovascular CICLO CARDÍACO Refere-se ao padrão de repetição da contração (Sístole) e relaxamento (Diástole) do coração. Cada hemisfério do coração trabalha de forma independente. Assim, o coração é uma bomba de duas fases: SÍSTOLE ATRIAL DIÁSTOLE VENTRICULAR DIÁSTOLE ATRIAL SÍSTOLE VENTRICULAR Após a contração Atrial, 0,1 segundo é o tempo percorrido para iniciar a sístole ventricular, ejetando sangue para as circulações Pulmonar e Sistêmica

47 Fisiologia do Sistema Cardiovascular Comportamento das Valvas durante a SÍSTOLE e a DIÁSTOLE Fonte imagem: Google imagens, 2012.

48 Fonte imagem: Google imagens, Fisiologia do Sistema Cardiovascular Em situação de repouso, 70% do sangue que entra nos Átrios flui diretamente para os Ventrículos! Os 30% restantes são ejetados durante a contração atrial. Ainda em repouso, a ejeção de sangue através da sístole ventricular representa 2 / 3 (ou cerca de 50-60%) da quantidade total de sangue que entra no coração. O 1 / 3 restante permanece no interior das câmaras. A quantidade ejetada é conhecida como FRAÇÃO DE EJEÇÃO

49 Fisiologia do Sistema Cardiovascular Em uma Frequência Cardíaca média de 75 Bpm, o tempo do Ciclo Cardíaco dura em torno de 0,8 segundos, sendo: 0,5 segundos para a Diástole 0,3 segundos para a Sístole. Fonte imagem: Google imagens, 2012.

50 Fisiologia do Sistema Cardiovascular A irrigação sanguínea do Miocárdio ocorre durante a DIÁSTOLE! No momento da Sístole Ventricular, as entradas das Coronárias se fecham (colabam). A irrigação das artérias Coronárias ocorrem devido ao refluxo ventricular. Fonte imagem: Google imagens, Fonte imagem: Plowman e Smith, 2010.

51 Fonte imagem: Google imagens, Fisiologia do Sistema Cardiovascular 0,3 seg. 0,5 seg. Sístole Diástole Repouso FC = 75 Bpm 0,8 seg. E o que ocorre durante o Exercício? 0,2 seg. Sístole 0,13 seg. Diástole Sístole Diástole Exercício FC = 185 Bpm 0,8 seg. Durante o exercício, há comprometimento de suprimento sanguíneo para o Miocárdio

52 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Parâmetros Hemodinâmicos Pressão Arterial - PA É a força exercida pelo sangue contra as paredes arteriais e é determinada pela quantidade de sangue bombeado e pela resistência ao fluxo sanguíneo Pressão Arterial Sistólica (PAS) é a pressão gerada quando o sangue é ejetado do coração durante a sístole ventricular Pressão Arterial Diastólica (PAD) é a indicação da resistência periférica ou a facilidade com que o fluxo flui das arteríolas para dentro dos capilares. Pressão de Pulso (PP) é a diferença entre a PAS e a PAD

53 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão PAM Pressão Arterial Média É a média aritmética dos valores instantâneos do pulso arterial durante um ciclo cardíaco. NÃO é a média entre PAS e PAD! PAM = PAD + (PP/3) em repouso PAM = PAD + (PP/2) exercício ou PAM = Volume minuto cardíaco (MC ) x Resistência Periférica (RP) A PAM de uma pressão normal (120/80) é de 96 mmhg! Imagem: Curi & Procópio (2009)

54 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Fatores que influenciam a PA Volume de sangue Frequência Cardíaca Volume Sistólico Alterações na PA Viscosidade sanguínea Resistência periférica Powers & Howley (2009)

55 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Duplo Produto (DP) É o produto da frequência cardíaca (FC) e da pressão arterial sistólica (PAS) Ou seja: DP = FC x PAS É conhecido também como produto frequência-pressão e estima o consumo de oxigênio do miocárdio, através de uma ampla variedade de condições, incluindo o exercício dinâmico e estático. Em resumo, o DP estima o trabalho cardíaco. Fonte imagem: Google imagens, 2011.

56 Volume Sistólico (VS) É o volume de sangue ejetado pelos ventrículos a cada batimento. É a diferença entre o VDF e o VSF. É também conhecido como Volume de Ejeção. Volume Diastólico Final (VDF) É o volume de sangue contido no coração ao final da diástole. Volume Sistólico Final (VSF) É o volume de sangue remanescente no coração ao final da sístole

57 Volume Sistólico (VS) É o volume de sangue ejetado pelos ventrículos a cada batimento. É a diferença entre o VDF e o VSF. É também conhecido como Volume de Ejeção. Em um adulto em repouso, o VDF é em torno de 120 ml a cada batimento. Já o VSF é em torno de 50 ml a cada batimento. Assim, o VS em repouso normalmente é de 70 ml a cada batimento. VS = VDF VSF VDF = 120 ml VSF = 50 ml VS = 70 ml

58 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Aspectos que interferem no Volume Sistólico Volume de sangue que retorna ao coração (pré-carga) A distensibilidade ventricular A contrabilidade ventricular Mecanismo de Frank-Starling Fonte imagem: Google imagens, 2011.

59 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão Fração de Ejeção (FE) É a proporção do sangue bombeado para fora do ventrículo esquerdo em cada batimento. É o valor real de sangue ejetado! FE = (VS/VDF) x 100% FE = (70 ml/120 ml) x 100% FE = 0,583 x 100% FE = 58,3%

60 Sistema Fisiologia Cardiovascular do Sistema Cardiovascular Distribuição fluxo e pressão. Débito Cardíaco (Q) ou VMC É a quantidade de sangue ejetado pelo ventrículo esquerdo por minuto, e depende da quantidade de sangue ejetada por batimento cardíaco. VMC = FC x VS ou. Q = FC x VS VMC = Volume minuto cardíaco Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

61 Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

62 Fatores que afetam o Débito Cardíaco FC Contratilidade Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

63 Fatores que afetam o Débito Cardíaco FC Contratilidade Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

64 Fatores que afetam o Débito Cardíaco Distensibilidade Contratilidade Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com

65 Fatores que afetam o Débito Cardíaco Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com FC VS por permitir maior tempo de enchimento

66 Fatores que afetam o Débito Cardíaco Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com Retorno venoso Volume de sangue que chega ao coração

67 Fatores que afetam o Débito Cardíaco Imagem: Interactive Physiology Benjamin Cummings and adam.com Estimulação simpática Contratilidade Retorno venoso

68 Estudem! Ms. Sandro de Souza sandrodesouza.wordpress.com sandro.desouza.9 sandrodesouza74 sandrinho1974