Sistema Cardiovascular

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PARTE 2 HEMODINÂMICA • A hemodinâmica estuda as leis físicas que governam o fluxo dos líquidos (sangue). • Os dois principais fatores hemodinâmicos que devem ser levados em conta são: - Pressão Arterial (força propulsora que tende a movimentar o sangue através do sistema circulatório). - Resistência ao fluxo (oposição oferecida pelo sistema circulatório a essa força propulsora). 1 Sistema cardiovascular e vasos sanguíneos The Cardiovascular system pump and pipes The heart Pump The circulation (Blood vesels) The pipes Cardiac output (Q) Flow Heart Rate (HR) Stroke Volume (SV) Pressure Resistance RESISTÊNCIA AO FLUXO • A resistência ao fluxo sanguíneo é causada pelo atrito entre o sangue e as paredes dos vasos sanguineos. • Quanto maior for o atrito, maior será a resistência ao fluxo. • O atrito depende de três (3) fatores: - Viscosidade - Comprimento do vaso sanguíneo - Diâmetro do vaso sanguíneo 2 PRESSÃO FLUXO PRESSÃO FLUXO ↓Resistência ⇒ ↑ Fluxo Fluxo inversamente proporcional à resistência 3 PRESSÃO FLUXO PRESSÃO FLUXO 4 PRESSÃO FLUXO ↓Pressão ⇒ ↓ Fluxo Fluxo diretamente proporcional a pressão Fluxo é diretamente proporcional à Pressão e inversamente proporcional à Resistência F = P R 5 Viscosidade: É a resistência de um fluído ao escoamento PRESSÃO FLUXO Viscosidade baixa Viscosidade alta Viscosidade: É diretamente proporcional a resistência PRESSÃO FLUXO Viscosidade baixa Viscosidade alta 6 Comprimento do vaso sanguíneo PRESSÃO FLUXO Comprimento: É diretamente proporcional à resistência PRESSÃO FLUXO 7 Diâmetro do vaso sanguíneo PRESSÃO FLUXO Diâmetro do vaso sanguíneo PRESSÃO FLUXO 8 Diâmetro: É inversamente proporcional à resistência PRESSÃO FLUXO O diâmetro é inversamente proporcional a quarta potência. Isto é, a cada pequenas variações do diâmetro acontecem grandes variações inversas na resistência. RESUMINDO Quais são os fatores que determinam a Resistência Hidráulica de um tubo ? R= ??? ??? 9 Resistência depende do raio do tubo (r) R= π r4 Resistência depende do raio do tubo (r) Resistência depende do comprimento do tubo (L) L R= π r4 10 Resistência depende do raio do tubo (r) Resistência depende do comprimento do tubo (L) Resistência depende da viscosidade do líquido (η) R= Lη π r4 Sistema Arterial • As artérias são os tubos de maior potêncial para impulsionar o sangue rico em oxigênio pelo corpo. Com paredes altamente musculares, porém elásticas, o sangue é direcionado para as arteríolas. • As arteríolas possuem camadas circulares de musculatura lisa que se contraem ou relaxam com a finalidade de regular o fluxo sanguíneo para a periferia. Elas alteram seu diâmetro interno regulando rapidamente o fluxo sanguíneo. Durante o exercício esse fato torna-se de grande valia para o sistema circulatório. • Das arteríolas os vasos ainda se ramificam e formam vasos ainda menores e com menor musculatura, denominados metarteríolas. E por último os vasos tornam-se microscópicos com diâmetro na casa de 0,01 mm de diâmetro, denominados capilares. Sua parede é muito fina e alguns chegam a permitir apenas a passagem de uma única célula sanguínea por vez. 11 COMPARAÇÃO DO SISTEMA ARTERIAL CAPILAR 12 Sistema Venoso • O sistema venoso é uma continuidade do sistema arterial, pois logo após o sangue passar pelos capilares e trocar seus nutrientes com os tecidos ele é quase que gotejado para dentro das vênulas (pequenas veias), estas que estão fundidas aos capilares. A seguir as vênulas entregam o sangue as veias e estas por sua vez ao átrio direito no coração. • Apesar de ser uma continuidade do sistema anterior, o sistema venoso possui características específicas. CARACTERÍSTICAS DOS VASOS 13 Sistema Venoso • A pressão do sistema arterial é gerada no coração e vai diminuindo na razão direta do aumento da resistência (artéria – arteríola – capilar), podendo chegar quase a 0 mmHg na entrada do átrio direito. • O sistema venoso opera em uma pressão muito baixa devido a diminuição progressiva da pressão no sistema arterial, por isso as veias apresentam paredes muito mais finas e com menos musculatura do que as artérias, pois estas possuem paredes mais espessas e menos distensíveis. CARACTERÍSTICAS DOS VASOS 14 EFEITO DO DIÂMETRO DO VASO SANGUÍ SANGUÍNEO SOBRE A VELOCIDADE DO FLUXO SANGUÍ SANGUÍNEO V = Q /A 10 ml/s Área (A) Fluxo (Q) Velocidade (v) 1 cm2 10 ml/s 10 cm/s 10 cm2 10 ml/s 1 cm/s 100 cm2 10 ml/s 0,1 cm/s CARACTERÍSTICAS DOS VASOS 15 RETORNO VENOSO • O retorno venoso é garantido pela ação de três mecanismos básicos: - Respiração - Bomba muscular - Válvulas CONTROLE DO FLUXO SANGUÍNEO • O controle do fluxo sanguíneo é feito principalmente pelas arteríolas. Esses vasos apresentam duas características importantes: além de possuir uma parede muscular forte que pode alterar seu diâmetro, ele ainda responde a mecanismos que controlam o fluxo por auto-regulação e por controle neural extrínseco. 16 CONTROLE DO FLUXO SANGUÍNEO • Auto-regulação: Ocorre em função da alteração do meio químico local do tecido. A demanda de oxigênio parece ser o estímulo mais forte. A medida que o tecido necessita de mais O2 a vasodilatação ocorre permitindo uma maior perfusão sanguínea, e consequentemente uma maior oxigenação dessa área. • Outras alterações químicas que podem alterar o fluxo sanguíneo é a redução de nutrientes e o aumento de subprodutos (CO2,K+,H+, ácido lático) ou de substâncias químicas inflamatórias. • O óxido nítrico produzido no endotélio do vaso é um importante vasodilatador, apesar de ainda não estar claro seus benefícios durante o exercício físico. CONTROLE DO FLUXO SANGUÍNEO • Controle Neural Extrínseco: Este controle é realizado em grande parte pelo sistema nervoso simpático (SNS). • Na circulação sistêmica as paredes dos vasos são inervadas pelo (SNS) os quais geram vasoconstrição ou não em função da solicitação do sistema. Em condição normal é mantido um “tônus vasomotor”. Este por sua vez, se for menos estimulado, permitirá uma vasodilatação local. • A estimulação simpática produz vasoconstrição na maioria dos vasos, mas o fluxo sanguíneo é alterado tanto pelo aumento quanto pela diminuição da magnitude da vasoconstrição em relação ao “tônus vasomotor” normal. 17 CONTROLE NEURAL EXTRÍNSECO O sistema simpático gera vasodilatação direta através de algumas fibras nervosas diferenciadas que inervam os vasos da musculatura esquelética e cardíaca. Estes tipos de fibras também geram alterações durante a prática do exercício “Luta ou fuga. PRESSÃO ARTERIAL • • • A cada contração do ventrículo esquerdo é gerado um jato de sangue que sai do coração através da artéria Aorta. Os vasos não conseguem escoar rapidamente essa grande demanda de sangue, com isso a Aorta que é distensível acaba armazenando parte desse sangue, e desta forma garantindo sempre uma onda de pressão positiva para todos os ramos da árvore arterial. Cabe ressaltar que o sangue como outro líquido qualquer flui ao longo de “gradientes de pressão”, isto é, de uma área de pressões mais altas para uma área de pressões menores. O “pulso” que é característica nas artérias superficiais ocorre em virtude do estiramento e subsequente recuo da parede arterial durante um ciclo cardíaco. Obs: A veia não apresenta “pulso” em virtude das características de sua estrutura. 18 PRESSÃO ARTERIAL O sangue flui sempre de uma área de pressão alta para outra de pressão baixa. Observe que a pressão flutua nas artérias e arteríolas, porém mantem-se constante nos capilares. Isto é provocado em virtude da menor elasticidade dos capilares. Essa menor alteração favorece uma difusão mais eficiente dos gases e nutrientes. PA Pulmonar = 13 a 15 mmHg PAS = 120 mmHg PAD = 80 mmHg PV Pulmonar = 05 a 08 mmHg PAM = 93 mmHg PV Cava = 0 a 3 mmHg RETORNO VENOSO PAM = PAD + 1/3 (PAS(PAS-PAD) 19 PRESSÃO ARTERIAL O procedimento para a mensuração da pressão arterial consiste dos seguintes passos: 1- Utilize um estetoscópio e um esfigmomanômetro (aparelho que consiste de um manguito para pressão arterial e um calibrador de pressão tipo aneróide). 2- Após acomodá-lo sobre a arterial braquial no lado interno do braço (aproximadamente a 2,5 cm acima da dobra do cotovelo), posicione a campânula do estetoscópio internamente no manguito sobre a artéria braquial. 3- Insuflar o manguito até atingir aproximadamente 200mm Hg, isso irá bloquear temporariamente o fluxo sanguíneo. 4- Lentamente libere a pressão e aguarde a indicação sonora e a visual no indicador (tal indicação corresponde a pressão sistólica). 5- Continue lentamente liberando a pressão e aguarde uma nova indicação sonora (som abafado e na sequência a ausência do mesmo) e visual no indicador. 20 Hipertensão Arterial • É o termo usado para categorizar o aumento da pressão arterial acima da normalidade (120mmHg / 80mmHg). • A hipertensão faz com que o coração trabalhe mais intensamente do que o normal, uma vez que ele tem que expelir o sangue do ventrículo esquerdo contra uma maior resistência. Além disso ainda impõe uma maior tensão sobre as artérias e as arteríolas sistêmicas. • A sua causa em 95% dos casos é desconhecida. Porém sabe-se que possíveis causas são: endurecimento das artérias com depósitos de substâncias adiposas depositadas em suas paredes, o espessamento da camada de tecido conjuntivo do vaso ou ainda uma maior resistência excessiva ao fluxo sanguíneo periférico em virtude da hiperatividade neural ou também por uma possível disfunção renal. Hipertensão Arterial . A hipertensão arterial crônica sem tratamento lesiona os vasos arteriais e resulta em arteriosclerose, doença cardíaca, acidente vascular cerebral (AVC) e insuficiência renal. 21 Hipertensão Arterial • Existe uma alta predominância de hipertensão em pessoas da raça negra com um risco duas a três vezes maior de hipertensão e de acidente vascular cerebral isquêmico que os caucasianos. Acredita-se que tal predisposição é gerada pela redução da sensibilidade a ação vasodilatadora do óxido nítrico. A atividade física sub-máxima é capaz de gerar uma diminuição na pressão arterial no período pós exercício de até 10mm Hg. Essa hipotensão pode perdurar até 12 horas. Porém é sabido que esse mecanismo de redução de pressão é mais eficaz nos hipertensos leves e moderados. Entretanto nos hipertensos severos não se sabe porque não se tem a mesma eficiência (WILMORE E COSTILL, 2001). 22 SANGUE SANGUE • O sangue é um item de grande valia no sistema cardiovascular. Por possuir inumeras funções, o sangue tem uma importância impar nos sistemas fisiológicos. • Sua composição é basicamente formada por: COMPOSIÇÃO SANGUÍNEA Plasma 55% Hematócrito 45% 99% Eritrócitos 1% Plaquetas e Leucócitos Eritrócitos Transporte de O2 Plaquetas Coagulação (evita perdas excessivas do sangue). Leucócitos Fagocitose (defesa do organismo). 23 SANGUE • Eritrócitos (hemácias) – Os eritrócitos são transportadores de oxigênio para as celulas. Sua diminuição de quantidade ou de função pode impedir a liberação de oxigênio e, consequentemente afetar o desempenho. • As hemácias alteram suas quantidades tanto na anemia quanto na altitude. No pimeiro caso há a diminuição e destruição das hemácias ocasionado por anemias póshemorragicas. Nas altitudes acontece a diminuição da tensão de O2 algo que estimula a maior produção dessas células e a entrada de um maior número delas na circulação. • Na produção de hemácias são indispensáveis fatores nutricionais, como a vitamina B12, o ácido fólico e o ferro. SANGUE • As hemácias transportam o oxigênio, o qual se liga principalmente à hemoglobina. A hemoglobina é composta por uma proteína(globina) e por um pigmento (heme). O heme contém ferro, que se liga ao O2. Cada hemácia contém ~ 250 milhões de moléculas de hemoglobina, cada um sendo capaz de ligar-se a 4 moléculas de O2. Logo cada hemácia pode conter um bilhão de moléculas de O2. 24 SANGUE • Funções do sangue: • • • • • • • 1) Funç Função Respirató Respiratória 2) Funç Função Nutritiva 3) Funç Função Excretora 4) Funç Função Termorreguladora 5) Regulaç Regulação do Equilí Equilíbrio Ácido / Bá Básico 6) Funç Função de Comunicaç Comunicação Quí Química 7) Funç Função de Defesa 25 TECIDO SANGUÍNEO 1) Função Respiratória O2 Pulmões (Sangue) Tecidos CO2 Circulaç Circulação perifé periférica Circulaç Circulação pulmonar O2 ATP Músculo Mito Coraç Coração e sangue VCO2 Pulmões CO2 VO2 TECIDO SANGUÍNEO 2) Função Nutritiva Aminoácidos Ácidos Graxos Livres (Sg) Fígado Circulação Geral Glicose Todas as Células do Organismo 26 TECIDO SANGUÍNEO 3) Função Excretora Uré Uréia Ácido Úrico Creatina Creatinina (Sg) Circulaç Circulação Excreç Excreção Geral Renal Sais de Amônia Fosfatí Fosfatídeos Outros TECIDO SANGUÍNEO 4) Função Termorreguladora O sangue é fundamental na regulação da temperatura durante a atividade física. Sob condições normais ele capta o calor do interior do corpo ou de áreas com atividade metabólica aumentada e o dissipa através do organismo; quando o corpo é superaquecido, a dissipação ocorre através da pele. Propriedades Termodinâmicas da Água - Elevado Calor Especí Específico - Elevada Condutibilidade Té Térmica - Elevado Calor Latente de Evaporaç Evaporação 27 TECIDO SANGUÍNEO 5) Regulação do Equilíbrio Ácido / Básico 6 ,8 O sangue é capaz de tamponar os ácidos produzidos pelo metabolismo anaeróbio, mantendo o pH adequado para atividade eficiente dos processos metabólicos. Isto é claro até um específico grau de exigência. O pH arterial em repouso encontra-se ligeiramente alcalino 7,4. TECIDO SANGUÍNEO 6) Função de Comunicação Química 7) Função de Defesa 28 Bibliografia • FOSS, M.L.; KETEYIAN, S.J. Bases fisiológicas do exercício e do esporte: Sistema Cardiovascular.6.ed. Rio de Janeiro-RJ: Guanabara Koogan,2000. • JUNIOR, C.S.; SASSON, S. Biologia 1: Tecidos conjuntivos de Transporte. 5.ed.São Paulo-SP: Atual,1989. • MCARDLE, W.D.; KATCH, F.I.; KATCH, V.L. Fisiologia do Exercício: Sistema Cardiovascular. 5.ed.Rio de Janeiro –RJ: Guanabara Koogan,2003. • NETO, M. Fisiologia do exercício: laboratório de fisiologia cardiovascular e Respiratória. Escola Paulista de Medicina EPM-USP, 2005. • WILMORE, J.H.; COSTILL, D.L. Fisiologia do Esporte e do Exercício: Controle Cardiovascular. 2.ed. Barueri-SP: Manole, 2001. 29