Baixe Fisiologia e outras Notas de estudo em PDF para Fisiologia, somente na Docsity! 51 Fisiologia Cardiovascular A aplicação prática da circulação ex- tracorpórea inclui uma série de procedi- mentos repetitivos que podem parecer sim- ples e mecânicos. Não existe, contudo, uma conduta padronizada de perfusão, aplicável a todos os pacientes, indepen- dente de suas características próprias, como idade, peso, volemia e hematócrito, estado geral, grau de comprometimento cardiovascular e dos demais sistemas orgâ- nicos, para citar apenas algumas. Ao con- trário, os procedimentos são planejados e conduzidos, de acordo com o diagnóstico, as características e as necessidades especí- ficas de cada paciente. A prática da circulação extracorpórea, na realidade, pode ser compreendida como a simulação mecânica de princípios da fi- siologia do ser humano, especialmente os princípios relacionados à circulação, res- piração e balanços hidro-eletrolítico e áci- do-base. A circulação extracorpórea determina uma fisiologia especial para o organismo humano, em virtude das características da bomba propulsora, das relações entre o san- gue e o oxigenador durante as trocas gaso- sas 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 compreen- são da fisiologia do ser humano durante a perfusão e a resposta do organismo à cir- culação extracorpórea. No presente capítulo e nos capítulos 4 a 7, serão revistos os principais aspectos da fisiologia cardiovascular, respiratória, re- nal, do sangue, da água e dos eletrolitos. Serão também revistas as suas alterações durante a circulação extracorpórea. A função adequada dos tecidos do or- ganismo depende da qualidade da função celular. Esta, por sua vez, depende de con- dições ótimas do meio ambiente no qual as células vivem, o líquido extracelular. As condições ótimas do meio ambiente celu- lar incluem as concentrações de materiais nutritivos, hormônios e dejetos do meta- bolismo, a tensão dos gases respiratórios e a temperatura. Um meio ambiente ótimo para a atividade celular somente pode ser mantido por um fluxo sanguíneo ininter- rupto para os tecidos, função primordial do sistema circulatório, no qual o coração ser- ve como única fonte de energia propulso- ra do sangue. O organismo humano é percorrido pela corrente sanguínea com a finalidade de nutrir os seus diversos tecidos. Essa tarefa 3 52 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA 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 tron- cos arteriais que recebem o sangue impul- sionado pelos ventrículos, aorta e artéria pulmonar, subdividem-se em ramos, à me- dida 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 atra- vessadas 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 líqui- do é recolhida pelos capilares linfáticos. As funções essenciais do sistema circu- latório são, na realidade, exercidas pelos capilares, servindo os demais elementos do sistema, como propulsores e condutores do sangue aos tecidos do organismo. A BOMBA CARDÍACA O coração está localizado no interior do tórax, ocupando uma posição aproxi- madamente central entre os dois pulmões, no espaço chamado mediastino; possui a forma cônica, com a ponta ou ápice volta- da 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 im- pulsionar volumes variados de sangue, com mecanismos autônomos de controle, capazes de responder à estímulos de natu- reza química e física, que podem regular o seu débito, de acordo com as necessidades dos tecidos do organismo. O coração adul- to se contrái e relaxa cerca de 115.000 ve- zes por dia, impulsionando aproximada- mente 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 inferi- ores são os ventrículos. Os átrios, de paredes mais finas, rece- bem o sangue que flui das veias; são câma- ras receptoras ou câmaras de acesso aos ventrículos. Também bombeiam fraca- mente o sangue para auxiliar o enchimen- to 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. 55 CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR do miocárdio se origina em um pequeno agrupamento de células especiais localiza- do na junção da veia cava superior com o átrio direito, na região chamada seio veno- so. Esse conjunto de células é o nódulo sinusal. As células do nódulo sinusal atra- vés de reações químicas no seu interior ge- ram o impulso elétrico que se propaga pe- los átrios e produz a contração do miocár- dio atrial. O estímulo elétrico se propaga pelos átrios, em ondas e através de vias pre- ferenciais 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 átrio- ventricular, 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 ante- rior e um posterior. Os feixes principais, direito e esquerdo vão se ramificando, como uma árvore, no interior da massa mi- ocárdica, constituindo um emaranhado de células condutoras, chamado rede de Purkinje (Fig. 3.2). As células do nódulo sinusal, por me- canismos químicos, geram o próprio impul- so elétrico, a intervalos regulares, o que garante a automaticidade e a ritmicidade da estimulação cardíaca. O estímulo gera- do no nódulo sinusal, se propaga pelos átri- os 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, estimu- lam o miocárdio ventricular. No adulto, o nódulo sinusal produz aproximadamente 80 impulsos elétricos por minuto, constituindo-se no marca- passo do próprio coração. O nódulo sinusal, o nódulo átrio-ventri- cular e o feixe de Purkinje recebem termina- ções nervosa simpáticas e parassimpáticas. Quando há estimulação simpática, liberam- se as catecolaminas adrenalina e noradrena- lina, 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 influ- ência nervosa sôbre o coração, que, contu- do, 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. 56 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA Em condições anormais, quando o nó- dulo sinusal deixa de funcionar, ou quan- do o estímulo do nódulo sinusal não alcan- ça a rede de Purkinje, outros pontos do sis- tema de condução, tais como o nódulo A-V ou o feixe de Purkinje assumem a fun- ção de gerar o estímulo elétrico para a con- tração ventricular, com uma freqüência mais baixa. O impulso elétrico do nódulo sinusal propagado pelos átrios, pelo feixe de con- dução, a despolarização e a repolarização elétricas dos sincícios miocárdicos, são registrados no eletrocardiograma. Em condições patológicas pode ocor- rer o bloqueio da condução elétrica por um ou mais ramos do feixe de condução, cons- tituindo os bloqueios de ramo direito, hemibloqueio anterior ou posterior, todos identificados pela análise do eletrocardio- grama. Pode ainda, ocorrer o bloqueio com- pleto da condução elétrica pelo feixe de Hiss, constituindo o bloqueio átrio-ventri- cular total, que faz com que uma porção do miocárdio ventricular assuma a função de gerador de estímulos para a contração ventricular. Nestas circunstâncias, a freqü- ência dos impulsos é baixa, geralmente in- ferior a 40 por minuto, e se recorre à esti- mulação elétrica por meio de um marca- passo artificial. A CONTRAÇÃO ATRIAL E VENTRICULAR 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 qua- tro eventos mecânicos principais, a saber: contração atrial ou sístole atrial, relaxa- mento atrial ou diástole atrial, contração ventricular ou sístole ventricular e relaxa- mento 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. 57 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 átri- os produz um enchimento ventricular adi- cional de 30%. Os átrios funcionam como bombas de ativação, que aumentam a efi- cácia do bombeamento ventricular. Durante a sístole ventricular, o sangue se acumula nos átrios, porque as válvulas átrio-ventriculares estão fechadas. Ao ter- minar a sístole ventricular, a pressão nos átrios faz com que as válvulas átrio-ventri- culares se abram, permitindo que os ven- trículos se encham rapidamente. Este pe- ríodo é seguido por um outro curto perío- do de enchimento mais lento dos ventrículos, com o sangue que continuou a fluir para os átrios durante o período an- terior. 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 ven- trículo se eleva muito rapidamente, pelo retesamento das suas fibras, fechando as válvulas átrio-ventriculares. Logo após uma pequena fração de segundo, o ventrí- culo ganha pressão suficiente para abrir as válvulas semilunares (aórtica ou pulmo- nar) 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- são ventricular começa a cair rapidamen- te pelo início do relaxamento da muscula- tura miocárdica, o que fecha as válvulas aórtica e pulmonar. A continuação do re- laxamento ou diástole ventricular, logo a seguir permite a abertura das válvulas átrio-ventriculares e se inicia um novo pe- ríodo de enchimento ventricular. A figura 3.3 A e B, ilustra o comportamento das curvas de pressão intra-atrial, ventricular e aórtica, durante o ciclo cardíaco. DÉBITO CARDÍACO E ÍNDICE CARDÍACO Durante a diástole ocorre o enchimen- to ventricular que, ao final, atinge um vo- lume de aproximadamente 120ml, chama- do volume diastólico final. À medida que a sístole ventricular ejeta sangue para as gran- des artérias, o volume ventricular cái, sen- do 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 vo- lume 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 quantida- des de sangue fluem para os ventrículos durante a diástole, o volume diastólico fi- nal pode atingir a 200ml. Em ambas as cir- cunstâncias, o volume de ejeção ou volu- me sistólico estará aumentado e, portan- 60 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA pórea são do tipo de deslocamento positi- vo, que aspiram o sangue no orifício de en- trada e o conduzem ao orifício de saída. Essas bombas geram um fluxo contínuo e linear. Ao contrário da bomba cardíaca, não geram pressão de impulsão, como a pres- são sistólica. Os mecanismos orgânicos re- guladores do débito cardíaco não são efe- tivos com a bomba mecânica, que é ajus- tada para fornecer um débito fixo e estável, calculado conforme as necessidades meta- bólicas do indivíduo, nas condições da ope- ração a ser realizada. Por essa razão a pres- são arterial durante a perfusão, a pressão intravascular média é mais baixa que a pres- são gerada pela bomba cardíaca pulsátil, e representa a interação do fluxo da bomba arterial com a resistência vascular perifé- rica do paciente. CIRCULAÇÃO PERIFÉRICA E MICROCIRCULAÇÃO O sistema circulatório é um grande sis- tema fechado constituido por vasos que conduzem o sangue dos ventrículos aos te- cidos, e destes de volta ao átrios. Está divi- dido em dois circuitos: 1. a circulação pul- monar ou pequena circulação, que trans- porta o sangue do coração direito para as trocas gasosas respiratórias e será estuda- da no capítulo referente à fisiologia respi- ratória, e 2. a circulação periférica ou sis- têmica, responsável pelo transporte do sangue a todos os tecidos para a oferta de oxigênio e demais nutrientes. Existem dois tipos de vasos na circula- ção: os vasos sanguíneos e os vasos linfáticos. Os vasos sanguíneos são de três tipos prin- cipais: artérias, veias e capilares. As artérias são os vasos encarregados de transportar o sangue bombeado pelo coração para os tecidos. As artérias perifé- ricas nascem da aorta e se dirigem ao crâ- nio, ao tórax e membros superiores, abdo- me e membros inferiores. Das artérias prin- cipais, nascem outras artérias que se dirigem às diferentes regiões ou órgãos, onde continuam a se ramificar, como os ramos de uma árvore, até distribuir ramos para todos os pontos do organismo. As ar- térias distais, os menores ramos da imensa rede arterial, são as arteríolas. As arteríolas se conectam à rede de capilares do organis- mo, que tem contato com pràticamente todas as células. Na extremidade oposta os capilares vão se agrupando em vênulas, cujo conjunto vai formando as veias, que acompanham regularmente o trajeto das artérias, em sentido inverso, até se reuni- rem nas grandes veias cava superior e infe- rior, que drenam todo o sangue recebido na rede capilar, de volta ao átrio direito. As paredes das artérias e das veias são formadas por três camadas (Fig. 3.4). A camada externa, constituida por tecido conjuntivo e algumas fibras elásticas, é cha- mada adventícia. Esta camada serve de Fig.3.4. Desenho representativo da estrutura da parede dos vasos, com as suas três camadas e os vasa-vasorum, nutridores do próprio vaso. 61 CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR suporte para os vasos. Quando uma arté- ria é seccionada, a camada adventícia tende a mantê-la aberta. A adventícia das veias é mais fina e menos resistente e quando seccionadas, as veias tendem a colapsar sua paredes. A camada média, constituída prin- cipalmente por fibras musculares e elásti- cas, é muito mais espessa nas artérias do que nas veias. É responsável pela contra- ção e relaxamento dos vasos. A sístole car- díaca força o sangue para o interior das artérias e a estrutura muscular das suas paredes permite a sua expansão, para aco- modar o volume adicional impulsionado. A contração das artérias, em seguida, au- xilia a impulsão do sangue pelo sistema ar- terial. A camada mais interna, a íntima é constituída pelo endotélio, cuja função é predominantemente anti-trombogênica. No revestimento interno das veias, o endotélio forma cúspides, a intervalos, que funcionam como válvulas que auxiliam o direcionamento do sangue para o coração direito. As camadas íntima e média dos vasos recolhem o oxigênio e outros elemen- tos para a sua própria nutrição por difusão do sangue no seu interior. A camada ad- ventícia possui pequenos vasos, artérias, veias e capilares, responsáveis pela nutri- ção do próprio vaso, chamados “vasa- vasorum”, que significa vasos dos vasos. Os capilares formam uma extensa e difusa rede que penetra na intimidade de todos os tecidos do organismo. São constituidos por uma única camada de cé- lulas, o endotélio, em continuidade com o endotélio das arteríolas e das vênulas. O endotélio dos capilares é permeavel ao oxi- gênio, dióxido de carbono, glicose e diver- sos íons. Embora de tamanho diminuto, os capilares são os verdadeiros responsáveis pelas funções nutritivas do sistema cardi- ovascular. É através o seu endotélio que se processam todas as trocas nutritivas que mantém o meio ambiente celular em con- dições adequadas de funcionamento. As artérias são os vasos de distribuição de sangue ao sistema capilar. O sistema de distribuição se caracteriza por ser de baixo volume e alta pressão. Os vasos de resis- tência são as arteríolas que, com os esfincteres pré-capilares se constituem na principal resistência ao fluxo de sangue. Os capilares tem o comprimento apro- ximado de 1 milímetro e um diâmetro mé- dio de 8 a 12 milésimos de milímetro (mícron). Existem aproximadamente 5 a 10 bilhões de capilares em um adulto mé- dio, correspondendo a uma área de 500 a 700 m 2 . Se todo o sistema capilar do orga- nismo pudesse ser disposto em linha reta, alcançaria uma extensão de aproximada- mente 136.000 Km. Estima-se que em ape- nas 1 cm 2 de tecido muscular existem cer- ca de 250.000 capilares. Esta ampla distri- buição da rede capilar faz com que cada célula do organismo tenha um capilar à menos de 20 ou 30 microns de distância. As vênulas e veias constituem os va- sos de capacitância ou reservatório. O sis- tema de capacitância é tipicamente um sis- tema de grandes volumes e baixas pressões. Os vasos linfáticos constituem, junta- mente com os gânglios, o sistema linfático que é um sistema accessório do sistema cir- culatório, através do qual circula a linfa, um líquido aquoso, rico em proteinas e gor- duras. Mais da metade da linfa do organis- 62 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA mo se origina no fígado e nos intestinos, constituída à partir de nutrientes absorvi- dos no processo da digestão. Os capilares linfáticos existem em todos os tecidos em proximidade aos capilares sanguíneos. A parede endotelial dos capilares linfáticos é altamente permeável às proteinas e outras grandes moléculas e, o sistema linfático recolhe do líquido intersticial aquelas macromoléculas que não podem alcançar a rede capilar sanguínea. O sistema de va- sos linfáticos se concentra no interior do tórax e, através do canal torácico, desmboca na junção das veias jugular e subclávia esquerdas, lançando a linfa, no sangue venoso. A linfa retorna à circula- ção sistêmica em fluxos aproximados de 125 ml por hora. A MICROCIRCULAÇÃO A microcirculação é o segmento do sis- tema circulatório que inclui os capilares e as porções terminais das arteríolas e vênulas; constitui-se em unidades funcio- nais bem definidas, cuja organização visa facilitar a função nutritiva e excretora do sangue. A estrutura da microcirculação está representada na figura 3.5. A arteríola ter- minal, se continua em uma metarteríola, que tem apenas uma camada muscular descon- tínua, ao contrário da arteríola terminal. A metarteríola origina capilares que formam uma conjunto enovelado. Na extremida- de oposta os capilares se unem em uma vênula. Entre a metarteríola e a vênula exis- te uma comunicação artério-venosa, que per- mite ao sangue das arteríolas terminais al- cançar diretamente o sistema venular sem atravessar os capilares. No início da me- tarteríola existe um pequeno e denso anel muscular, o esfincter pré-capilar, cuja con- tração fecha a entrada de sangue nos capi- lares. Na porção inicial da vênula existe uma outra estrutura muscular semelhan- te, o esfincter pós-capilar, cuja contração impede a saída do sangue dos capilares. Os esfincteres desempenham importante pa- pel na regulação do fluxo nos capilares, especialmente o esfincter pré-capilar, que responde aos estímulos locais dos tecidos. O sangue pode seguir diferentes trajetos na microcirculação, dependendo das neces- sidades dos tecidos. A constrição do esfíncter pré-capilar força a passagem do sangue da arteríola para a vênula, sem atra- vessar os capilares. Quando as necessida- des de oxigênio dos tecidos aumentam, há abertura de um grande número de esfincteres para irrigar um maior número de conjuntos de capilares. FLUXO E RESISTÊNCIA O fluxo, seja em um tubo rígido ou num vaso sanguíneo, consiste no movi- mento de uma quantidade de fluido entre dois pontos, durante um determinado pe- ríodo de tempo. A distribuição do fluxo de sangue para Fig.3.5. A microcirculação. Principais estruturas da microcirculação, conforme assinalado no texto. 65 CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR tante e o comprimento dos vasos não se altera. A resistência será tanto maior quanto menor for o raio das arteríolas. A equação que correlaciona fluxo, pressão e resistência, Q= P/R , se aplicado o valor da resistência ao denominador, ficaria: Q= P x r 4 . Como a viscosidade e o com- primento dos vasos não se alteram, podem ser eliminados da equação. As arteríolas representam a principal fonte de resistência ao fluxo do sangue ar- terial, inclusive durante a circulação extra- corpórea. A resistência oferecida ao fluxo de sangue pela rede de arteríolas da gran- de circulação é chamada resistência peri- férica ou resistência sistêmica. RESISTÊNCIA VASCULAR PERIFÉRICA A resistência vascular total, corres- ponde à soma de todos os fatores que ofe- recem resistência ao fluxo de sangue. Se analisarmos a equação que correlaciona fluxo, pressão e resistência, teremos R= P/ Q, ou seja, a resistência vascular total cor- responde à diferença de pressão entre os dois extremos do circuito, dividida pelo valor do fluxo. O fluxo sanguíneo tanto pode ser o débito cardíaco como o fluxo da bomba arterial, durante a perfusão. A resistência oferecida ao fluxo de san- gue através a circulação periférica é a re- sistência vascular sistêmica e, na equação R=P/Q, a pressão representa a diferença entre a pressão arterial média e a pressão média do átrio direito, que na realidade, representa a diferença de pressão da circu- lação sistêmica. Durante a perfusão, a pressão do átrio direito é muito baixa ou zero, com o paci- ente adequadamente drenado. Nesse caso, a resistência vascular sistêmica correspon- de à relação entre a PAM e o Fluxo Arteri- al (RVS = PAM/Q). Com a aplicação des- ta simples equação, podemos acompanhar o comportamento da resistência vascular sistêmica durante a perfusão. Ela nos per- mite ainda manipular a pressão arterial média, quando necessário, com o uso dos vasodilatadores ou dos vasos constritores. A resistência vascular periférica se ex- pressa comumente em unidades de resis- tência vascular (mmHg/l/min). O valor normal da resistência vascular periférica ou sistêmica para um adulto é de cerca de 20 unidades. Se multiplicarmos o valor em unidades por 79,9 (ou 80) teremos a resis- tência vascular expressa em dinas/seg/cm -5 . Durante a perfusão, com um fluxo ar- terial de 3,0 l/min, se a pressão arterial média (PAM) estiver em 60 mmHg, a re- sistência vascular periférica será de 60/3 ou de 20 unidades, e, portanto normal. No transcurso da perfusão, com o fluxo man- tido constante em 3 l/min, se a pressão ar- terial média se eleva para 84 mmHg, a re- sistência vascular periférica terá aumenta- do para 84/3 ou 28, unidades, que significa um acréscimo de 40% . Essa elevação da resistência vascular periférica é causada pelo efeito vasoconstritor de substâncias liberadas durante a perfusão. A maior constrição das arteríolas dificulta a perfu- são dos capilares, reduzindo a eficiência da oxigenação tissular. Isto pode ser compro- vado pela verificação freqüente de acidose metabólica concomitante. Nesse momen- to não se deve reduzir o fluxo da perfusão 66 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA para reduzir a pressão arterial e sim, usar vasodilatadores para aumentar o diâmetro das arteríolas e reduzir a resistência vascular periférica. Esta medida normali- za o metabolismo tissular, independente da administração de alcalinizantes, como o bicarbonato. TROCAS TRANSCAPILARES A função mais importante do sistema circulatório, a permuta de nutrientes e dejetos celulares, entre o sangue circulante e os tecidos, se processa nos capilares. A organização capilar do organismo na microcirculação favorece as trocas entre os capilares e as células, havendo sempre um vaso capilar em proximidade à cada célu- la. A parede capilar apresenta poros ou canalículos que são atravessados pela mai- oria dos íons e moléculas hidrosolúveis. Outras substâncias lipossolúveis atraves- sam diretamente a célula endotelial, por dissolução na sua membrana, sem atraves- sar os poros. A maior parte das trocas, con- tudo, ocorre pelo fenômeno da difusão. O plasma sanguíneo trocas substâncias com o líquido extracelular. Este, troca as subs- tâncias com as células através a membra- na celular. O plasma, portanto, regula o meio em que as células vivem, oferecendo condições mais adequadas ao seu funcio- namento (Fig. 3.8). A autoregulação do fluxo de sangue nos capilares é fundamental para as trocas com os tecidos. O sangue não flui num rítmo contínuo através dos capilares. Os esfincteres pré-capilares e as metarteríolas se contraem e se relaxam alternadamente, em ciclos de 5 a 10 vêzes por minuto. O fator mais importante para determinar o grau de abertura e fechamento das metarteríolas e esfincteres pré-capilares é a concentração de oxigênio nos tecidos. Quando a concentração de oxigênio é bai- xa, os esfincteres permanecem abertos mais tempo, aumentando o afluxo de sangue. Quanto maior for a utilização de oxigênio pelos tecidos, maior será a quantidade de sangue que flui pelos capilares. O movimento de líquidos através as paredes dos capilares é determinado pelas forças hidrostáticas e osmóticas, nos dois lados da membrana capilar. Existem quatro forças que determinam o movimento de líquidos através a mem- brana capilar (Fig. 3.9): 1. A pressão capilar ou pressão hidrostática, que tende a fazer o líqui- do sair do capilar para o interstício. 2. A pressão do líquido intersticial que tende a fazer o líquido penetrar através da membrana capilar, quando é positi- va e a fazê-lo sair, quando é negativa. 3. A pressão coloidosmótica do plas- ma, que tende a atrair líquido para o Fig.3.8. Esquema da difusão de líquidos entre o capilar sanguíneo, o capilar linfático e o espaço intersticial. 67 CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR interior dos capilares. 4. A pressão coloidosmótica do líqui- do intersticial, que tende a atrair líqui- do do interior dos capilares. A pressão capilar ou pressão hidrostática é a diferença de pressão entre o extremo arteriolar e o extremo venular do capilar. O extremo arteriolar do capilar tem uma pres- são aproximada de 25 mmHg, enquanto no extremo venular a pressão é de aproxima- damente 10 mmHg. O capilar venoso tem uma permeabilidade maior que o extremo arteriolar. A pressão hidrostática tende a produzir filtração do plasma para o líquido intersticial, no extremo arteriolar e tende a produzir absorção de líquido do interstício para o capilar, no extremo venoso. A pressão do líquido intersticial é de difícil avaliação, pela sua composição, parte sob a forma de gel e parte líquida propria- mente dita. Estima-se que esta pressão seja negativa, em torno de -6,3 mmHg. Essa negatividade tende a fazer uma “aspiração” do líquido intracapilar para o interstício. A pressão coloido-osmótica ou pres- são oncótica do plasma depende funda- mentalmente das proteinas, que não se di- fundem para dentro do interstício, a não ser em pequenas quantidades, logo remo- vidas pelos canais linfáticos. A concentra- ção de proteinas no plasma é quatro vêzes maior do que no líquido intersticial, ou seja, 7,3g% no plasma e 2g% no interstício. Ape- nas as substâncias que não conseguem pas- sar através dos poros de uma membrana semi-permeável exercem pressão osmótica. A pressão osmótica total é aproximada- mente 50% maior que a exercida pelas pro- teinas. As proteinas por sua carga elétrica negativa, atraem cations, principalmente o sódio, para o equilíbrio elétrico das suas moléculas. As partículas dos cátions fazem aumentar a pressão coloido-osmótica to- tal, que se torna mais significativa, quanto maior for a quantidade de proteinas. Este é o chamado efeito Donnan na pressão coloido-osmótica ou pressão oncótica. O valor normal para a pressão oncótica das proteinas do plasma é de aproximada- mente 28 mmHg, dos quais 19 mmHg correspondem às proteinas e 9mmHg são gerados pelos cations mantidos no plasma pelo efeito Donnan. A albumina é reponsável por cerca de 75% da pressão oncótica do plasma e os demais 25% correspondem às globulinas, sendo a con- tribuição do fibrinogênio muito pequena. A contribuição relativa das proteinas plasmáticas, conforme sua concentração está representada na tabela 3.1. Fig.3.9. O desenho representa as forças que tendem a movimentar os líquidos para dentro e para fora dos capilares, nas trocas com o líquido intersticial, através das membranas capilares. Tabela 3.1 Comparação da pressão oncótica exercida pela albumina e demais proteinas do plasma. 70 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA zão, a circulação cerebral se sustenta através de múltiplas fontes, todas capazes de suprir o sangue necessário ao adequado funcionamen- to celular do tecido cerebral. A distribuição da circulação arteriolar e capilar que irriga o tecido cerebral é se- melhante ao que foi descrito para os de- mais órgãos. Após percorrer o vasto siste- ma capilar, o sangue alcança o sistema de veias do cérebro, de paredes muito delga- das, bastante elásticas, com amplas e re- dundantes anastomoses e totalmente des- providas de válvulas. As veias do cérebro estão distribuídas em três sistemas principais: as veias super- ficiais ou corticais, que acompanham as principais regiões dos hemisférios cerebrais; as veias dos núcleos centrais e as veias da base do crânio. As veias superficiais dre- nam em dois seios venosos, o seio longitu- dinal superior e o seio longitudinal inferi- or. Outras veias superficiais alcançam a base do crânio onde formam o seio cavernoso. As veias dos núcleos centrais formam dois troncos volumosos (veias de Galeno), que fundem-se em um único tronco venoso, enquanto que as veias da base do crânio (veias basilares), acompanham aproxima- damente a distribuição das artérias do polígono de Willis e unem-se em outras duas veias calibrosas (fig 3.11). Os siste- mas venosos cerebrais anastomosam-se amplamente, formando uma rede de gran- de capacidade e baixa resistência, até se constituir nos seios laterais, verdadeiros lagos venosos que se continuam com a veia jugular interna de cada lado do crânio. As veias jugulares internas drenam o sangue do cérebro para a veia cava superior. CIRCULAÇÃO DA MEDULA A circulação arterial da medula espi- nhal provém de ramos originados nas ar- térias vertebrais, na aorta descendente (ar- térias intercostais) e na aorta abdominal (artérias lombares). A arquitetura da irri- gação medular é variável entre os indiví- duos, ora predominando a origem verte- bral ora predominando a origem intercos- tal da irrigação. Na maioria dos indivíduos a medula é irrigada por três artérias principais, que correm paralelas ao seu eixo longitudinal; uma artéria medular anterior e duas arté- rias medulares posteriores. Cerca de 75% da área transversal da medula são irrigados pela artéria medular anterior. A artéria medular anterior é formada pelos ramos medulares direito e esquerdo que se originam das artérias vertebrais, antes da sua fusão em artéria basilar, na base do crânio. À medida que a artéria Fig 3.11. Representa os sistemas venosos do retorno cerebral. Há três sistemas principais que se comunicam amplamente e acompanham aproximadamente a distribuição das artérias do polígono de Willis. Os seios venosos unem-se e terminam por desembocar nas veias jugulares internas direita e esquerda. O sistema venoso intracraniano não possui válvulas. 71 CAPÍTULO 3 – FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR medular anterior desce paralela à medula espinhal, vai recebendo as tributárias radiculares, ramos das artérias intercostais e das artérias lombares. As artérias intercostais nascem da região postero-lateral da aorta torácica. Após um pequeno percurso, a artéria intercostal se di- vide em duas – a artéria intercostal anterior, que caminha anteriormente ao tórax, acom- panhando o espaço entre as costelas, e a ou- tra, mais importante, a artéria intercostal posterior, que se dirige à porção óssea da co- luna vertebral. Dessa artéria intercostal pos- terior, nasce o ramo espinhal, que penetra no canal medular da coluna vertebral, onde for- ma dois ramos chamados radiculares, um anterior e outro posterior. Os ramos radiculares anteriores con- tribuem para a formação da artéria medu- lar anterior. Os ramos radiculares posteri- ores direito e esquerdo, formam as artérias medulares posteriores. As artérias medu- lares posteriores direita e esquerda, for- mam uma extensa rede anastomótica en- tre sí, o plexo da pia mater. Embora exten- so, o plexo não é suficiente para suprir circulação colateral, quando um ramo radicular importante é ocluido. Aproximadamente ao nível da nona vértebra torácica, emerge um ramo radicular anterior mais calibroso e muito importante, chamada artéria radicular magna ou artéria de Adamkiewicz, cuja ir- rigação é vital para a integridade funcio- nal da medula e cuja ligadura em animais causa paraplegia em um grande número de casos. A artéira de Adamkiewicz nasce entre as nona e décima segunda vértebras torácicas (T9 e T12) em cerca de 60% dos indivíduos. Em 15% dos indivíduos ela nasce mais alta, à altura de T5 a T8 e, em 25% dos indivíduos ela nasce mais baixa, à altura da primeira vértebra lombar (L1). As vênulas e veias procedentes das di- ferentes partes da medula dirigem-se para a superfície externa, reunindo-se em seis veias principais, que acompanham longi- tudinalmente a medula. Três veias são an- teriores e três são posteriores; estas veias constituem numerosas anastomoses entre sí, formando uma extensa rede venosa. Os diversos ramos das seis veias principais di- rigem-se ao exterior da coluna vertebral, através os orifícios por onde emergem as raízes nervosas e vão desembocar nos plexos venosos extraraquidianos ou vertebrais, de onde alcançam a circulação venosa sistê- mica. Os plexos venosos extraraquidianos fundem-se em pequenas veias chamadas veias espinhais, que por sua vez desaguam nas veias intercostais. Estas últimas fun- dem-se à veia ázigos à direita e à veia hemi- ázigos, à esquerda que drenam no sistema cava superior. Esta distribuição permite ampla circulação coleteral venosa. A circulação da medula, do mesmo modo que a circulação cerebral, assegura o contínuo fornecimento de oxigênio e outros nutrientes para a manutenção do metabolismo. Os procedimentos cirúrgicos com circulação extracorpórea que reque- rem a interrupção do fluxo sanguineo para a medula espinhal, devem incluir medidas especificamente destinadas a proteger o tecido nervoso contra a injúria produzida pela isquemia prolongada. 72 FUNDAMENTOS DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA REFERÊNCIAS SELECIONADAS 1. Anthony, C.P.; Thibodeau, G.A. – Textbook of Anatomy and Physiology. C.V. Mosby Co. St. Louis, 1979. 2. Assumpção, C.R. – Súmula de Anatomo-Fisiologia. Coração, sangue e pulmões. Introdução à Circula- ção Extracorpórea. Módulo Teórico No 1. SBCEC, Rio de Janeiro, 1985. 3. Barner, H.B. – Cardiovascular Function and Physiology. Glenn, W.W.L.; Baue, A.E.; Geha, A.S.; Hammond, G.L; Laks, H. – Thoracic and Cardio- vascular Surgery. 4th. ed. Appleton-Century-Crofts, Norwalk, 1983. 4. 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