Fisiologia

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Fisiologia Cardiovascular

A aplicação prática da circulação extracorpórea inclui uma série de procedimentos repetitivos que podem parecer simples e mecânicos. Não existe, contudo, uma conduta padronizada de perfusão, aplicável a todos os pacientes, independente de suas características próprias, como idade, peso, volemia e hematócrito, estado geral, grau de comprometimento cardiovascular e dos demais sistemas orgânicos, para citar apenas algumas. Ao contrário, os procedimentos são planejados e conduzidos, de acordo com o diagnóstico, as características e as necessidades específicas de cada paciente.

A prática da circulação extracorpórea, na realidade, pode ser compreendida como a simulação mecânica de princípios da fisiologia do ser humano, especialmente os princípios relacionados à circulação, respiração e balanços hidro-eletrolítico e ácido-base.

A circulação extracorpórea determina uma fisiologia especial para o organismo humano, em virtude das características da bomba propulsora, das relações entre o sangue e o oxigenador durante as trocas gasosas e das relações entre o fluxo arterial e a microcirculação, na nutrição dos tecidos. A comparação dos fenômenos da cir- culação extracorpórea com os que ocorrem no organismo intacto permite a compreensão da fisiologia do ser humano durante a perfusão e a resposta do organismo à circulação extracorpórea.

No presente capítulo e nos capítulos 4 a 7, serão revistos os principais aspectos da fisiologia cardiovascular, respiratória, renal, do sangue, da água e dos eletrolitos. Serão também revistas as suas alterações durante a circulação extracorpórea.

A função adequada dos tecidos do organismo depende da qualidade da função celular. Esta, por sua vez, depende de condições ótimas do meio ambiente no qual as células vivem, o líquido extracelular. As condições ótimas do meio ambiente celular incluem as concentrações de materiais nutritivos, hormônios e dejetos do metabolismo, a tensão dos gases respiratórios e a temperatura. Um meio ambiente ótimo para a atividade celular somente pode ser mantido por um fluxo sanguíneo ininterrupto para os tecidos, função primordial do sistema circulatório, no qual o coração serve como única fonte de energia propulsora do sangue.

O organismo humano é percorrido pela corrente sanguínea com a finalidade de nutrir os seus diversos tecidos. Essa tarefa é executada pelo conjunto de elementos que constituem o sistema cardiovascular: coração, artérias, veias, capilares e vasos linfáticos.

A energia utilizada para a circulação do sangue é fornecida pela contração da massa muscular do coração. Os dois troncos arteriais que recebem o sangue impulsionado pelos ventrículos, aorta e artéria pulmonar, subdividem-se em ramos, à medida que se afastam do coração. Ao se aproximar dos tecidos que vão irrigar, seu calibre está bastante reduzido. Os ramos de menor calibre, as arteríolas, terminam numa fina rede vascular, composta pelos capilares, que irrigam todos os tecidos. Nos pulmões as paredes dos capilares são atravessadas pelos gases. Nos demais tecidos do organismo os capilares recolhem o gás carbônico e outros dejetos do metabolismo e cedem oxigênio, aminoácidos, lipídios, glicose, e os demais elementos necessários à função celular. Os elementos nutritivos, ao deixar a corrente circulatória, penetram nos líquidos dos tecidos. Parte desse líquido é recolhida pelos capilares linfáticos.

As funções essenciais do sistema circulatório são, na realidade, exercidas pelos capilares, servindo os demais elementos do sistema, como propulsores e condutores do sangue aos tecidos do organismo.

O coração está localizado no interior do tórax, ocupando uma posição aproximadamente central entre os dois pulmões, no espaço chamado mediastino; possui a forma cônica, com a ponta ou ápice voltada para baixo, para a frente e para a esquer- da. A sua base é formada pelos dois átrios e pelos grandes vasos.

O coração é a bomba propulsora ideal para o aparelho circulatório, capaz de impulsionar volumes variados de sangue, com mecanismos autônomos de controle, capazes de responder à estímulos de natureza química e física, que podem regular o seu débito, de acordo com as necessidades dos tecidos do organismo. O coração adulto se contrái e relaxa cerca de 115.0 vezes por dia, impulsionando aproximadamente 7.500 litros de sangue pelo corpo.

O coração é uma bomba muscular ôca, pulsátil, dividida em quatro câmaras. As câmaras superiores são os átrios e as inferiores são os ventrículos.

Os átrios, de paredes mais finas, recebem o sangue que flui das veias; são câmaras receptoras ou câmaras de acesso aos ventrículos. Também bombeiam fracamente o sangue para auxiliar o enchimento ventricular. O átrio direito recebe as vei-

Fig.3.1. Esquema do interior do coração, mostrando as quatro cavidades cardíacas, os vasos que desembocam e emergem nas câmaras atriais e ventriculares, as válvulas e o sentido do fluxo sanguíneo.

CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR as cavas superior e inferior que trazem o sangue venoso ao coração. O átrio esquerdo recebe as veias pulmonares, que trazem o sangue oxigenado nos pulmões, para distribuição ao organismo (Fig. 3.1).

Os ventrículos são câmaras expulsoras ou propulsoras, com paredes espessas que, ao se contrair fornecem a principal força que impulsiona o sangue através dos pulmões e do sistema circulatório periférico. O ventrículo direito bombeia o sangue para os pulmões e o ventrículo esquerdo, com grande força de contração, bombeia o sangue na circulação periférica.

As quatro câmaras cardíacas separamse entre sí, duas a duas, por paredes comuns, chamadas septos. O septo inter-atrial separa o átrio direito do esquerdo e o septo inter-ventricular separa o ventrículo direito do esquerdo.

As duas câmaras direitas, átrio e ventrículo, separam-se por uma válvula unidirecional, a válvula átrio-ventricular direita, chamada válvula tricúspide, porque tem três folhetos ou cúspides. As duas câmaras esquerdas, átrio e ventrículo, separam-se entre sí, por uma válvula unidirecional, a válvula átrio-ventricular esquerda, que possui dois folhetos ou cúspides, chamada válvula mitral, por ter o formato semelhante à mitra.

Através da válvula tricúspide, o sangue do átrio direito chega ao ventrículo direito, de onde é bombeado para a circulação pulmonar ou pequena circulação, em cuja intimidade se processam as trocas gasosas com o ar dos pulmões.

Através da válvula mitral, o sangue do átrio esquerdo chega ao ventrículo esquer- do, de onde é bombeado para a circulação sistêmica, grande circulação ou circulação periférica, onde se processam as trocas com os tecidos.

Dos ventrículos emergem as grandes artérias para a distribuição do sangue. Do ventrículo direito emerge a artéria pulmonar e do ventrículo esquerdo emerge a aorta. Os ventrículos se comunicam com as grandes artérias através de válvulas unidirecionais, chamadas válvulas semi-lunares. A válvula pulmonar une o ventrículo direito à artéria pulmonar. A válvula aórtica une o ventrículo esquerdo à aorta.

A função das válvulas é direcionar o fluxo do sangue no interior das cavidades do coração e destas para as grandes artérias.

A nutrição do coração e o fornecimento do oxigênio e dos substratos para a produção da energia necessária ao seu funcionamento, provém das artérias coronárias direita e esquerda, cujos ramos se distribuem por todo o miocárdio, constituindo um sistema próprio de irrigação.

Embora anatômicamente o coração seja um órgão único, sob o ponto de vista funcional, consideram-se existir um coração direito e um coração esquerdo.

O coração direito compreende as veias cavas superior e inferior, o átrio direito, válvula tricúspide, ventrículo direito, válvula pulmonar e artéria pulmonar. Integra ainda o coração direito, o seio coronário, que se localiza na base do átrio direito, próximo à entrada da veia cava inferior, onde deságua a circulação venosa do sistema de irrigação do próprio coração.

O coração esquerdo compreende as veias pulmonares, o átrio esquerdo, a vál- vula mitral, o ventrículo esquerdo, a válvula aórtica e a aorta.

O coração, no interior do mediastino, está protegido por uma membrana fibrosa fina, lisa e reluzente formada por duas camadas ou folhetos, o pericárdio. O folheto visceral do pericárdio adere intimamente ao coração e reveste toda a sua superfície; é chamado de epicárdio, por ser a camada mais superficial e externa do coração. O outro folheto é o pericárdio parietal, que adere às estruturas que circundam o coração, constituindo um saco fibroso, o saco pericárdico, que contém o coração. O saco pericárdico contém um pequeno volume de líquido que lubrifica os seus folhetos, chamado líquido pericárdico.

A parede do coração é formada por três camadas, epicárdio, miocárdio e endocárdio. O epicárdio, já descrito como a lâmina fibrosa de revestimento, é a camada mais externa ou superficial do coração. O endocárdio é a camada de revestimento interno do coração, constituida por um tecido mais liso e elástico, chamado tecido endotelial, que também recobre as válvulas e se continua com o revestimento endotelial dos vasos sanguíneos. Essa camada de revestimento interno tem propriedades particulares e é a única camada de tecido que tem contato com o sangue. Entre o epicárdio e o endocárdio, situa-se a camada muscular que constitui o músculo cardíaco propriamente dito, o miocárdio, responsável pela função contrátil do coração. O epicárdio e o endocárdio atrial e ventricular são iguais. O miocárdio atrial é mais fino e contém menos massa muscular que o miocárdio ventricular. O miocár- dio ventricular é mais espesso e constituido por várias camadas musculares que se cruzam em diferentes direções, o que aumenta a potência da sua contração.

As células musculares do miocárdio tem estrutura especial. Não são inteiramente semelhantes ao músculo liso ou ao músculo estriado do organismo. As membranas das células miocárdicas se fundem, permitindo a livre passagem de íons e a livre propagação de potenciais elétricos, de uma célula para outra. Este tipo de agrupamento celular é chamado sincício. O músculo cardíaco, portanto, tem estrutura sincicial. O coração é composto de dois sincícios distintos: o sincício atrial e o sincício ventricular. Estes dois sincícios são separados um do outro pelo denso tecido conjuntivo-fibroso que circunda os anéis das válvulas átrio-ventriculares e ventrículo-arteriais, o chamado esqueleto fibroso do coração.

Os sincícios atrial e ventricular obedecem ao princípio do tudo ou nada, que rege a função contrátil do miocárdio. Isto significa que a estimulação de uma única fibra muscular atrial excita toda a massa muscular atrial, o mesmo ocorrendo com os ventrículos, se uma única fibra ventricular for estimulada.

A única comunicação entre ambos os sincícios, se faz através de um feixe de células miocárdicas especiais, de elevada condutividade elétrica, denominado feixe de condução, de cuja função depende a origem e a transmissão do estímulo elétrico que produz a contração do miocárdio.

EXCITAÇÃO E CONDUÇÃO ELÉTRICA O estímulo elétrico para a contração

CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR do miocárdio se origina em um pequeno agrupamento de células especiais localizado na junção da veia cava superior com o átrio direito, na região chamada seio venoso. Esse conjunto de células é o nódulo sinusal. As células do nódulo sinusal através de reações químicas no seu interior geram o impulso elétrico que se propaga pelos átrios e produz a contração do miocárdio atrial. O estímulo elétrico se propaga pelos átrios, em ondas e através de vias preferenciais chamadas vias internodais. O estímulo das vias internodais é captado em um outro nódulo, localizado junto ao anel da válvula tricúspide, próximo ao orifício do seio coronário, chamado nódulo átrioventricular, ou simplesmente nódulo A-V. Deste nódulo A-V, parte um curto feixe das células especiais, o feixe átrio-ventricular ou feixe de Hiss, que atravessa o esqueleto fibroso e se divide em dois ramos, direito e esquerdo. O ramo esquerdo, por sua vez se subdivide em outros dois feixes, um anterior e um posterior. Os feixes principais, direito e esquerdo vão se ramificando, como uma árvore, no interior da massa miocárdica, constituindo um emaranhado de células condutoras, chamado rede de Purkinje (Fig. 3.2).

As células do nódulo sinusal, por mecanismos químicos, geram o próprio impulso elétrico, a intervalos regulares, o que garante a automaticidade e a ritmicidade da estimulação cardíaca. O estímulo gerado no nódulo sinusal, se propaga pelos átrios e alcança o nódulo A-V e o feixe de Hiss, onde sofre um pequeno retardo. Do feixe de Hiss, o estímulo rapidamente alcança os feixes direito e esquerdo e as fibras termi- nais de Purkinje, que por sua vez, estimulam o miocárdio ventricular.

No adulto, o nódulo sinusal produz aproximadamente 80 impulsos elétricos por minuto, constituindo-se no marcapasso do próprio coração.

O nódulo sinusal, o nódulo átrio-ventricular e o feixe de Purkinje recebem terminações nervosa simpáticas e parassimpáticas. Quando há estimulação simpática, liberamse as catecolaminas adrenalina e noradrenalina, que produzem aumento da freqüência dos impulsos elétricos do nódulo sinusal. A estimulação parassimpática ou vagal, se faz através da acetilcolina e tem o efeito oposto, reduzindo a freqüência dos impulsos. Na eventualidade de secção das fibras nervosas simpáticas e parassimpáticas, cessa a influência nervosa sôbre o coração, que, contudo, mantém a automaticidade e ritmicidade pelo nódulo sinusal, conforme se observa nos corações transplantados.

Fig.3.2. Feixe de condução do coração. O esquema mostra o nódulo sinusal, as vias de condução internodal, o nódulo A-V, feixe de Hiss, ramo direito, as duas divisões do ramo esquerdo e as fibras de Purkinje.

Em condições anormais, quando o nódulo sinusal deixa de funcionar, ou quando o estímulo do nódulo sinusal não alcança a rede de Purkinje, outros pontos do sistema de condução, tais como o nódulo A-V ou o feixe de Purkinje assumem a função de gerar o estímulo elétrico para a contração ventricular, com uma freqüência mais baixa.

O impulso elétrico do nódulo sinusal propagado pelos átrios, pelo feixe de condução, a despolarização e a repolarização elétricas dos sincícios miocárdicos, são registrados no eletrocardiograma.

Em condições patológicas pode ocorrer o bloqueio da condução elétrica por um ou mais ramos do feixe de condução, constituindo os bloqueios de ramo direito, hemibloqueio anterior ou posterior, todos identificados pela análise do eletrocardiograma. Pode ainda, ocorrer o bloqueio completo da condução elétrica pelo feixe de

Hiss, constituindo o bloqueio átrio-ventricular total, que faz com que uma porção do miocárdio ventricular assuma a função de gerador de estímulos para a contração ventricular. Nestas circunstâncias, a freqüência dos impulsos é baixa, geralmente inferior a 40 por minuto, e se recorre à estimulação elétrica por meio de um marcapasso artificial.

Um batimento cardíaco completo é chamado ciclo cardíaco. O ciclo cardíaco vai do final de uma contração cardíaca até o final da contração seguinte e inclui quatro eventos mecânicos principais, a saber: contração atrial ou sístole atrial, relaxamento atrial ou diástole atrial, contração ventricular ou sístole ventricular e relaxamento ventricular ou diástole ventricular. Um batimento cardíaco se inicia com

Fig.3.3. A. Gráfico que demonstra o comportamento das pressões intra-ventricular e atrial, durante o ciclo cardíaco. O ponto A indica o fechamento das válvulas átrio-ventriculares e o ponto B indica o momento da sua abertura. B.Gráfico que demonstra o comportamento das pressões ventricular esquerda e aórtica, durante o ciclo cardíaco. O ponto A indica o momento da abertura da válvula aórtica e o ponto B, o momento do seu fechamento, que determina uma incisura na curva da pressão aórtica.

CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR a sístole atrial. A seguir, durante a diástole atrial, ocorrem sucessivamente a sístole e a diástole ventricular.

O sangue flui de modo contínuo, das grandes veias para os átrios e, cerca de 70% desse volume flui diretamente dos átrios para os ventrículos. A contração dos átrios produz um enchimento ventricular adicional de 30%. Os átrios funcionam como bombas de ativação, que aumentam a eficácia do bombeamento ventricular.

Durante a sístole ventricular, o sangue se acumula nos átrios, porque as válvulas átrio-ventriculares estão fechadas. Ao terminar a sístole ventricular, a pressão nos átrios faz com que as válvulas átrio-ventriculares se abram, permitindo que os ventrículos se encham rapidamente. Este período é seguido por um outro curto período de enchimento mais lento dos ventrículos, com o sangue que continuou a fluir para os átrios durante o período anterior. Na fase final do enchimento ou diástole ventricular, ocorre a sístole atrial.

Ao se iniciar a contração ou sístole ventricular, a pressão no interior do ventrículo se eleva muito rapidamente, pelo retesamento das suas fibras, fechando as válvulas átrio-ventriculares. Logo após uma pequena fração de segundo, o ventrículo ganha pressão suficiente para abrir as válvulas semilunares (aórtica ou pulmonar) e iniciar a ejeção do sangue para as grandes artérias. Cerca de 60% do volume de sangue do ventrículo é ejetado nessa primeira fase da sístole ventricular e os 40% restantes, logo a seguir, um pouco mais lentamente. Ao final da sístole pouco sangue passa às grandes artérias. A pres-

Durante a diástole ocorre o enchimento ventricular que, ao final, atinge um volume de aproximadamente 120ml, chamado volume diastólico final. À medida que a sístole ventricular ejeta sangue para as grandes artérias, o volume ventricular cái, sendo de aproximadamente 50ml ao final da sístole (volume sistólico final). A diferença entre o volume diastólico final e o volume sistólico final é chamada de volume de ejeção ou volume sistólico e corresponde ao volume de sangue impulsionado a cada batimento cardíaco. Em um adulto, o volume sistólico médio é de cerca de 70ml de sangue. O volume sistólico varia com os indivíduos, sendo menor nas crianças. No coração normal, é o mesmo para ambos os ventrículos.

Quando o coração se contrái com mais força o volume sistólico final pode cair para apenas 20ml. Quando grandes quantidades de sangue fluem para os ventrículos durante a diástole, o volume diastólico final pode atingir a 200ml. Em ambas as circunstâncias, o volume de ejeção ou volume sistólico estará aumentado e, portan- to, estará aumentado o débito do ventrículo, a cada batimento.

O débito cardíaco sistêmico corresponde à quantidade de sangue lançada pelo ventrículo esquerdo na aorta, a cada minuto. Esta é a forma habitual de expressar a função de bomba do coração.

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