Fisiologia do Coração e Músculo Cardíaco

Pacemaker do Coração

• O nó SA é o pacemaker natural do coração
• O nó AV toma o controle caso o nó SA falhe
• O mau funcionamento do pacemaker pode causar bloqueio cardíaco completo ou batimento prematuro

Propagação - Potenciais Diferentes

• O potencial de excitação das células contráteis cardíacas é causado por potenciais de ação gerados pelas células pacemaker
• As células pacemaker e contráteis apresentam potenciais de ação diferentes

Potenciais de Ação Cardíacos

• O potencial de ação (PA) no músculo esquelético termina e a membrana encontra-se em estado não refractário, permitindo estimulação repetitiva e contração tetânica
• No coração, a membrana permanece no estado refractário até que a relaxação inicie, impedindo contrações somatórias. Isto permite uma contração eficiente
• Os potenciais de ação cardíacos duram mais tempo que os esqueléticos, apresentando um platô no qual a despolarização permanece por um tempo

Potenciais do Pacemaker Cardíaco

• O intervalo entre os potenciais de ação (PA) determina o batimento cardíaco e depende da frequência dos PA e da extensão da repolarização
• O PA inicia imediatamente após o PA precedente, quando a condutância de K+ é elevada

Actuação do Ca2+ em Células Musculares Cardíacas

• Durante o platô do PA, ocorre entrada de cálcio para a célula através dos túbulos T
• O influxo de cálcio é essencial para a contração, principalmente em invertebrados
• Em aves e mamíferos, a maior parte do cálcio é libertada do retículo sarcoplasmático

Período Refractário

• O período refractário nas células musculares cardíacas impede a contração tetânica, garantindo o relaxamento completo antes de uma nova contração
• Ele afeta apenas as células musculares cardíacas e não as esqueléticas

Acoplamento Excitação-Contração

• A despolarização do túbulo T ativa proteínas sensíveis à voltagem. Essas proteínas têm estrutura parecida com os canais de Ca2+
• A entrada de cálcio inicia a contração muscular
• A saída de cálcio, após o platô, termina a contração

Acoplamento Excitação-Contração (Detalhes adicionais)

• A chegada do cálcio inicia a liberação de mais cálcio do retículo sarcoplasmático para o citoplasma
• O cálcio se liga à troponina, mudando a forma da tropomiosina, que permite a ligação da miosina à actina
• A contração ocorre com o deslizamento dos filamentos de actina e miosina
• A queda da concentração de cálcio no citoplasma termina a contração, permitindo o relaxamento

Acoplamento Excitação-Contração (Relaxamento)

• No final do platô, o cálcio deixa de entrar e é reabsorvido pelo retículo sarcoplasmático
• A queda da concentração de cálcio interrompe a ligação da miosina à actina, causando o relaxamento

Propriedades Mecânicas do Coração

• A disposição não rectilínea do coração minimiza o esforço para gerar o fluxo sanguíneo
• O volume de sangue bombeado depende do volume final durante a diástole e sístole
• Os diferentes volumes de enchimento ventricular influenciam a pressão venosa e ventricular

Batimento Cardíaco

• A frequência cardíaca é o número de batimentos por minuto (60-180 bpm)
• O volume sistólico é o volume de sangue ejetado por um ventrículo em cada contração (70-120 mL)
• O débito cardíaco é o volume de sangue bombeado por minuto por cada ventrículo (4900 mL/min)

Alterações de Pressão e Fluxo

• Durante a diástole, as válvulas aórticas mantêm a diferença de pressão entre os ventrículos e as artérias
• As válvulas auriculoventriculares ficam abertas, permitindo o fluxo de sangue das veias para os ventrículos

A Contração Ventricular

• O aumento da pressão ventricular força a abertura das válvulas aórticas e a saída do sangue para as artérias
• O relaxamento ventricular diminui a pressão abaixo da pressão arterial, fechando as válvulas auriculoventriculares e permitindo o enchimento ventricular

Organização Elétrica do Coração

• A imagem mostra uma representação do coração, as válvulas e os átrios (direito e esquerdo)
• Os átrios e os ventrículos estão representados, bem como as válvulas tricúspide, mitral, aórtica e pulmonar

Alteração do Batimento Cardíaco

• O sistema nervoso simpático e as catecolaminas aumentam a velocidade de propagação dos impulsos, acelerando o batimento cardíaco, como resposta ao exercício
• Aumentar a velocidade de propagação leva a um aumento do batimentos cardíacos

Estimulação Parassimpática x Simpática

• A acetilcolina, via nervo vago, reduz a frequência cardíaca diminuindo a condutância do cálcio
• As catecolaminas aumentam a frequência cardíaca aumentando a condutância do cálcio

Aumento do Débito Cardíaco

• O aumento dos requisitos de oxigênio durante o exercício resulta em aumento da frequência cardíaca e um pequeno aumento no volume sistólico
• O aumento no débito cardíaco permite um fornecimento adequado de oxigênio para atender às demandas do exercício

Sistema Circulatório Periférico

• Este sistema é composto por vasos sanguíneos, como artérias, veias e capilares, e transporta sangue para todas as partes do corpo

Morfologia Funcional Comparativa do Coração

• O sistema pulmonar nas aves/mamíferos possui duas séries de câmaras, permitindo pressões diferentes nos circuitos pulmonares e sistêmicos
• A alta pressão do sistema sistêmico permite um fluxo rápido e eficaz nos capilares

Morfologia Funcional Comparativa do Coração (Continuando)

• As pressões elevadas no sistema sistêmico permitem filtrações em capilares de pequeno diâmetro
• Nos pulmões, baixas pressões capilares reduzem necessidades de drenagem linfática, evitando formação de fluidos extracelulares

Morfologia Funcional Comparativa do Coração (Continuando)

• A divisão em quatro cavidades em mamíferos/aves permite um fluxo separado independentemente da necessidade de cada parte do corpo separadamente. Isso impede mistura ou troca.
• Os corações com menos de quatro cavidades não conseguem separar o fluxo sanguíneo, e a direção do sangue pode fluir de forma variável, dependendo da necessidade de cada parte do corpo
• Os mecanismos de ajuste se diferenciam em cada animal

Hemodinâmica

• O sangue bombeado pelo coração possui um fluxo de volume equivalente em todas as partes do sistema circulatório
• A velocidade do fluxo de sangue depende da proximidade da área, em termos de superfície transversal do local do coração
• A pressão arterial é a força que impulsiona o sangue pelos vasos sanguíneos. A pressão e a velocidade de fluxo variam ao longo do sistema, sendo maior em artérias e menor em veias.

Sistema Arterial

• As artérias conduzem sangue do coração para capilares para fornecer oxigênio e nutrientes a tecidos
• Agem como reservatórios de pressão
• Eles amortecem oscilações de pressão, criando um fluxo mais constante nos capilares
• Eles controlam a distribuição do sangue para diferentes partes do corpo

Sistema Venoso

• As Veias são responsáveis pelo retorno do sangue para o coração.
• São reservatórios de sangue.
• As válvulas impedem o refluxo e ajudam na circulação de sangue de volta para o coração

Capilares e Microcirculação

• Capilares são os vasos sanguíneos mais finos, onde ocorrem as trocas de materiais entre sangue e tecidos
• Possuem pequenos diâmetros, adequados para o transporte de eritrócitos
• Os esfíncteres pré-capilares regulam o fluxo sanguíneo para diferentes tecidos

Sistema Linfático

• O sistema linfático drena excesso de líquido e proteínas das paredes capilares e retorna para o sangue
• Transporta gorduras e hormônios até o sangue
• A baixa pressão do sistema linfático facilita a drenagem
• A contração muscular e o movimento corpóreo ajudam o fluxo linfático

Circulação e Resposta Imunitária

• O sistema circulatório transporta o sangue e os glóbulos brancos (leucócitos), que são essenciais para a defesa do organismo contra infecções e substâncias estranhas
• Os linfócitos reconhecem e destroem substâncias estranhas, participando no sistema imunológico

Glóbulos Brancos

• Os glóbulos brancos são células do sangue importantes para a defesa do organismo
• Eles são classificados em granulócitos e agranulócitos

Leucócitos Granulócitos

• Os neutrófilos são fagócitos que se movem para os tecidos lesados, englobando e destruindo microrganismos
• Os eosinófilos são ativados por histamina, e eles regulam a resposta inflamatória
• Os basófilos são também fagócitos, mas principalmente atuam na liberação de substâncias mediadoras da inflamação

Leucócitos Agranulócitos

• Linfócitos são células produzidas na medula óssea e parte fundamental do sistema imunológico
• Os linfócitos B produzem anticorpos
• Os linfócitos T matam células infectadas
• Os monócitos são células grandes que se diferenciam em macrófagos, desempenhando um papel fundamental na fagocitose

Citometria de Fluxo

• A citometria de fluxo usa instrumentos automatizados para medir diferentes características celulares (tamanho, condutividade, fluorescência), permitindo contagem e análise de diferentes populações celulares
• A citometria de fluxo é uma técnica utilizada para análise celular, importante em estudos de imunologia, hematologia, e oncologia
• Medidas são feitas utilizando a corrente eletromagnética
• Esta técnica avalia a opacidade, densidade, forma e estrutura da célula

Citometria de Fluxo com Fluorescência

• Essa técnica utiliza um feixe de laser para excitar fluorocromos ligados a anticorpos específicos
• Através da fluorescência, diferentes características de células, como o conteúdo de RNA/DNA são medidas, permitindo uma mais rápida e segura caracterização celular

Coagulação

• A coagulação sanguínea é uma resposta dos vertebrados aos danos nos vasos sanguíneos
• As plaquetas libertam ADP, adere ao endotélio danificado, e liberam fosfolipídios ativando os fatores da coagulação e tromboxano A₂.
• Esse processo une diferentes fatores tecidulares e plaquetas resultando na trombina, que leva à formação de fibrina (insolúvel), formando o coágulo sanguíneo

Coagulação (Continuando)

• A via intrínseca é iniciada por uma exposição ao colagénio
• A via extrínseca é iniciada pelo tecido danificado
• Ambas resultam na ativação do fator X, que na presença de cálcio, inicia a cascata de coagulação

Coagulação (Continuando)

• Os animais produzem anticoagulantes, como heparina e trombomodulina, para controlar a coagulação
• Heparina inibe agregação de plaquetas
• A trombomodulina, ao ligar à trombina, ativa a proteína C, que degrada o fator V, interrompendo a cascata de coagulação
• Isso impede a formação de coágulos desnecessários ou excessivos

Batimento Cardíaco (Regulação)

• O batimento cardíaco é controlado pelo sistema nervoso autônomo (simpático e parassimpático)
• Os centros cardiovasculares no cérebro recebem sinais de receptores sensoriais e coordenam respostas
• O sistema simpático acelera o batimento cardíaco através das catecolaminas
• O sistema parassimpático reduz o batimento cardíaco via acetilcolina

Regulação da Circulação

• O controle da pressão arterial garante fornecimento adequado de sangue para o cérebro e coração em primário, seguido das outras necessidades
• É mantido o volume e composição de fluidos teciduais

Controlo do Sistema Cardiovascular Central

• Os barorreceptores detectam a pressão arterial e enviam sinais a um centro cardiovascular no cérebro, o qual regula o sistema cardiovascular
• Quimiorreceptores controlam gases sanguíneos (CO₂, O₂ ) e pH
• Mecanorreceptores e termorreceptores registram alterações musculares, temperatura

Controlo da Microcirculação

• O controle neural regula a resistência periférica usando o sistema nervoso simpático e parassimpático, priorizando o cérebro e o coração
• O controle local responde a fatores como temperatura, metabolismo celular e inflamação

Exercício Físico (Controle da Microcirculação)

• O exercício físico aumenta o fluxo sanguíneo para os músculos, o coração e o cérebro
• A atividade física aumenta o metabolismo de tecidos específicos, causando maior demanda do fluxo sanguíneo para tais tecidos
• É reduzida a resistência vascular periférica, para facilitar o fluxo sanguíneo para os músculos, o coração e o cérebro, visando uma melhor oxigenação

Exercício Físico (Distribuição do Fluxo Sanguíneo)

• Durante o exercício, o fluxo sanguíneo muda, aumentando para as regiões mais ativas (músculos em atividade, coração) e diminuindo para algumas áreas menos exigentes (glândulas, pele, trato digestivo).
• Isso redireciona o sangue dos órgãos a órgãos que necessitam mais sangue

Mergulho (Alterações Fisiológicas)

• No mergulho há redução do débito cardíaco e fluxo renal, visando a priorização de necessidades tecidulares em atividade.
• Aumenta a resistência vascular periférica e ocorre vasoconstrição.
• O objetivo é maximizar o débito cardíaco, para maior eficiência.
• Estes ajustes fisiológicos são adaptativos e vitais para evitar hipóxia no mergulho

Influência da Gravidade

• A grande variação na pressão arterial em girafa é compensada por mecanismos fisiológicos
• A vasoconstrição de vasos periféricos em membros inferiores, quando a girafa está com a cabeça levantada, previne derrames de sangue
• A vasodilatação de vasos em membros inferiores, quando a girafa está com a cabeça abaixada, serve para um melhor funcionamento, mantendo um melhor volume arterial

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