Função Circulatória

I. Função Circulatória
1. Objetivos da movimentação de um líquido no corpo:
a) vencer distâncias [animais grandes e/ou de alta Mr]
b) Transporte de gases
c) Transporte de outros solutos
d) Transporte de calor
e) Transmissão de força
2. Como o sangue se movimenta: princípios físicos básicos do
movimento de fluidos em tubos; propriedades incomuns do
sangue como fluido.
II.Princípios Gerais do Sistema
Circulatório
1. Bombas:
a)Princípio: capacidade de contração dos músculos
b) Tipos: peristáltica – invertebrados
câmara – com paredes contráteis (vertebrados) ou
pressão externa (pernas do homem)-Fig 3.1
2. Canais: tubos elásticos (artérias, capilares, veias)
sistema fechado vs sistema aberto [Tabela 3.1]
- vertebrados
- maioria dos artrópodes
- cefalópodes
- moluscos não cefalópodes
- equinodermos
- tunicados (arranjo incomumbidirecional, sem válvulas)
Três Tipos de Bombas
r
Tabela 3.1Características dos Sistemas
Circulatórios
Sistemas Fechados
Sistemas Abertos
Sistemas de alta pressão
Sistemas de baixa pressão
Alta resistência periférica
Baixa resistência periférica
Requer paredes elásticas
Possibilidade de sustentar a
pressão
Sangue levado diretamente Similar aos sistemas
p/ os órgãos
fechados
Distribuição bem regulada Distribuição pouco regulada
Retorno rápido ao coração
Retorno lento ao coração
Animais sem sistema circulatório
Certos animais como a planária não apresentam
sistema circulatório.
Os nutrientes, gases e excretas são transportados
por difusão, célula a célula.
É eficiente apenas para animais de dimensões
reduzidas, com elevada relação S/V
(Superfície/Volume).
Isso é comum em poríferos, cnidários, platelmintos e
nematelmintos
Planaria
Classe: Turbellaria
Filo: Platelmintos
Poríferos
SISTEMA DIGESTÓRIO: Não existe. Se alimentam de
partículas alimentares suspensas na água através do
batimento flagelado das células denominadas
coanócitos, que criam uma corrente de água, trazendo
nutrientes e gases.
SISTEMA CIRCULATÓRIO: Não existe.
Cnidários
• devido ao seu reduzido
grau de diferenciação
celular e
• reduzido número de
camadas celulares, todas
as células estão muito
próximas da cavidade
gastrovascular.
Sistema circulatório Fechado
• o sangue nunca sai da rede de vasos
sanguíneos composta por veias, artérias e
capilares.
• vertebrados (peixes, anfíbios, répteis, aves e
mamíferos). Exceção: ciclostomados (peixebruxa e lampreia)
• anelídeos e cefalópodes
Ligação com o sistema linfático
• A PS no sistema fechado força água, sais e outras
substâncias dissolvidas para fora dos capilares.
• Para evitar acúmulo de fluido no tecido
(e perda de volume sanguíneo) o sistema linfático
capta excesso de fluido IT, devolvendo para o sistema
circulatório (no homem, ~3L/dia).
Padrões de circulação dos vertebrados
Os sistemas das várias classes de vertebrados
mostram vários estágios evolutivos, sendo que
o do peixe é o mais simples, e o dos mamíferos
e aves são os mais complexos.
1.Ciclóstomos
4. Anfíbios
2.Peixes
5. Répteis
3.Peixes pulmonados
6. Aves e mamíferos
Ciclostomados - lampréias
Ciclostomados - feiticeira
Peixes
• No peixe, o sistema circulatório é simples
• o sangue sai do coração, circula pelas brânquias
(onde o sangue é oxigenado), pelos capilares do
corpo, voltando para o coração no final do ciclo.
• Portanto, o coração do peixe é uma única bomba
(composta de duas câmaras).
Sistema circulatório Simples
Sistema Circulatório Duplo
Anfíbios e Répteis
• Nos anfíbios e répteis, há sistema circulatório duplo,
o que quer dizer que há dois ciclos pelo qual o sangue
passa, um no qual o sangue é oxigenado e outro
no qual ele é distribuído pelo corpo.
• No entanto, nem sempre o coração é totalmente
separado em duas bombas.
Os anfíbios possuem um coração com três câmaras.
Aves e Mamíferos
• Apresentam sistema fechado duplo
• O coração é claramente separado em duas
bombas
• coração com quatro câmaras.
Pressão Sanguínea
• A pressão sanguínea é mantida, mesmo quando o coração
está em diástole, devido á resistência oferecida ao fluxo
sanguíneo pela parede elástica das arteríolas, que faz
aumentar a pressão nos vasos imediatamente anteriores, as
artérias, pois o sangue entra mais rapidamente nestes vasos
do que pode ser escoado.
Pressão Sanguínea
• A pressão que o sangue exerce sobre as paredes dos vasos
– pressão sanguínea – é máxima nas artérias, atingindo
valores quase nulos nas veias cavas.
• Na aorta verifica-se um valor máximo de pressão (120
mmHg), correspondente á sístole ventricular, e um valor
mínimo (80 mmHg), correspondente á diástole ventricular.
•
Circulação dos Invertebrados
• Anelídeos
• Equinodermos
• Artrópodes: - Insetos
- Aracnídeos.
- Crustáceos
• Moluscos
Anelídeos
Sistema circulatório fechado.
Há dois vasos principais: dorsal e ventral ligados
entre si.
Cinco pares de corações.
Sangue com pigmentos respiratórios, principalmente
hemoglobina
II. Princípios Gerais (cont.)
2. Capacidade do sistema de bombeamento vs suprimento
adequado de oxigênio:
a) Qt de O2 = vol. sangue x teor de O2 [Fig 3.2- uma alta
capacidade carreadora de O2 implica em baixo volume de
sangue a ser bombeado]
b) Sem pigmento respiratório: somente O2dissolvido [0,5 a
1ml de O2/100 ml sangue]  bombear 100-200ml de sangue
a fim de liberar 1ml de O2
c) Com pigmento respiratório: 20ml O2/100 ml de sangue
[mamíferos]  1ml O2 em 5ml de sangue  a necessidade
de bombeamento é 20 ou 40 X menor.
Figura 3.2 Capacidade Carreadora de O2
III. Circulação dos Vertebrados
1.
a)
b)
c)
d)
Compartimentos de água do corpo:
2/3 do corpo dos vertebrados = água
Varia com o teor de gordura (10% água)
3 compartimentos (Fig.3.3) [IC = 45%;IT = 20 % e
plasma = 5 %]
Como medir esses volumes? Técnica da diluição do indicador:
AT = EC + IC = plasma + IT + IC
 

3H O inulina
azul de Evans
2
EC = plasma + IT  IT = EC – plasma
IC = AT – EC
e) Tabela 3.2 – compartimentos de fluidos dos vertebrados
f) Vol sangue = 5-10% Mb [peixes=2-3%Mb(?); elasmo e ciclóst= 6-10%Mb;
anfíb., répteis, aves e mamíf.= 5-10%]
Distribuição de água no corpo dos
vertebrados
r
Tabela 3.2 Compartimentos de fluidos
corporais em Vertebrados
Animal
Lampréia
Cação
Carpa
Pargo
Sapo boi
Jacaré
Cobra
Pombo
Coruja
Cabra
Água Total(%) Água IC(%) Água EC(%) Vol. de sangue (ml)
76
71
71
71
79
73
69
76
52
58
56
57
57
58
52
49
24
13
15
14
22
15
17
27
8,5
6,8
3,0
2,2
5,5
5,1
6,0
9,2
6,4
9,9
IV. Coração e Débito cardíaco
1)
Como o
entrega mais O2 qdo há  demanda de O2?
a) capacidade carreadora é a mesma em animais grandes e pequenos.
b) Seria Mh maior? [Fig3.9]
c) Seria Vs maior?
d) Seria fh maior?
e) mamíferos grandes e pequenos apresentam a mesma relação
Mh = 0,0059Mb0,98
f) Aves- Mh = 0,0082 Mb0,91- aves maiores tendem a ter Mh ligeiramente
menores do que aves menores.
g) répteis- Mh = 0,5% Mb [apenas ligeiramente menores que o dos
mamíferos, mesmo com grande diferença de Mr]
h) Anfíbios Mh = 0,46% Mb
i) Peixes Mh = 0,2% Mb
j) Conclusão: as grandes diferenças de Mr não são refletidas na Mh
Relação do tamanho do coração com o
tamanho corporal dos Mamíferos
r
V. Freqüência Cardíaca e Débito Cardíaco
1)
A fh é inversamente proporcional à Mb
fh = 241. Mb -0,25 → log fh = log 241 – 0,25 logMb
a) Inclinação negativa ↑Mb ↓fh
b) Inclinação = 0,25 → mesma inclinação da reta de regressão
entre Mb e taxa metabólica específica → o aumento na fh nos
mamíferos menores aumenta em proporção com a necessidade
de O2.
2)Débito cardíaco (Qh)
a)Definição: vol de sangue ejetado/tempo
b) Como determinar(Princípio de Fick e TDI)
VO2 = Qh (CaO2 – CvO2)
c) Como podemos aumentar o Qh
Qh = fh x Vh
Tabela 3.3. Aumento do Qh durante exercício do
pombo e da truta
Pombo voando
(Mb= 0,44kg)
Fh (min -1)
aumento
115
Ativo
VO2 aumenta 10X
670
1,70
1,59
0,9X
195,5
Repouso
5,4X
Aumento
37,8
1065
Ativa
VO2 aumenta 8X
51,4
Vh (ml)
0,46
1,03
2,24X
Qh (ml.min -1)
17,4
52,9
3,04X
Vh (ml)
Qh (ml.min-1)
Truta nadando
(Mb =0,9-1,5kg)
Fh (min -1)
Repouso
5,8X
1,36X
Tabela 3.4 Distribuição do fluxo de sangue em um
homem de 70kg em repouso (p e resistência)
Sinais dos tecidos↑P↑diam↓resist. ↑fluxo
Massa (kg)
Fluxo de sangue
(Litro.min-1)
Fluxo de sangue
(Litro.kg-1.min-1)
Rins
0,3
1,20
4,00
Fígado
1,5
1,40
0,90
Coração
0,3
Cérebro
1,4
0,75
0,50
Pele
2,5
0,20
0,08
Músculo
29,0
0,90
Restante
35,0
0,90
Total
70,0
5,6
Órgão
3,5
0,25
3,6
2,0
0,80
0,03
0,03
VI. Regulação da Fh
Ritmicidade do : capacidade inerente de se contrair sem estímulo
externo.
Evidências: a) continua a bater fora do corpo;
b) O  do embrião das aves começa a bater antes de
qsqr nervos o atingir;
c) em cultura in vitro de células cardíacas o  bate
sem estímulo externo.
2) Localização do marca-passo nos mamíferos: nódulo SA no AD  AE 
retardo  ventrículos [fatores: SNS e SNP]
1)
3) Controle da Fh:
a) impulsos nervosos (ramo do nervo vago-PS)  (-)Fh nervo acelerador
(libera adrenalina)  (+) Fh
b) influências hormonais (NA)  Glândula suprarrenais  liberam NA 
(+) Fh
VII. Controle do Vh
1) NA aumenta a força do   maior volume de
sangue em cada sístole.
2) ↑quantidade de sangue nos ventrículos no início de
cada contração  o  se contrai com mais força e
estiver mais distendido no início da contração  ↑ Vh
– Lei de Starling –
O Qh está sob o controle de 3 sistemas: sistema nervoso,
sistema endócrino e o sistema da autorregulação
(retorno venoso)
VIII. Os Vasos sangüíneos
1) Tubos com paredes elásticas com uma camada de músculo liso
que os permite mudar de diâmetro.
2) Artérias: paredes relativamene espessas, fortes camadas de
fibras elásticas e músculo liso.
3) Veias: paredes mais finas, fibras elásticas e músculo liso
4) Capilares: uma única camada de células
IX.O Sistema Capilar
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Grande número de capilares (e.g. 1 Bi no mesentério do cão)1mm2de músculo de cobaia em repouso possui 100 capilares
abertos, no exercício > 3000.
Mamíferos de ↓Mb possuem maior densidade capilar
Qdo a PS dos capilares > PC das proteínas (mamíferos > do
que a dos outros vertebrados) saída dos fluidos para o IT
Qdo PS < PC proteínas  entrada de fluidos nos capilares
A PS dos capilares é bem variável- PSart > PSveias < PC das
proteínas fluido sai para fora do lado arterial e reentra no
lado venoso
Normalmente a saída de fluidos > entrada  excesso de
fluidos fica na linfa  ductos linfáticos maiores  veias
grandes
Tabela 3.5 Geometria dos vasos sangüíneos no
mesentério do cão (↓diâm, ↑número, ↑área)
Vaso
Diâm.(mm)
Número
Área, cm2
Comprim.,cm
Aorta
10
1
0,8
40
Art grande
3
40
3,0
20
Ramif.art
1
2.400
5,0
5,0
Arteríolas
0,02
4 x 107
125,0
0,2
Capilares
0,008
1,2 x 109
600,0
0,1
Vênulas
0,03
8 x 107,0
570,0
0,2
Veias
2
2,4 x 102
30,0
5,0
Veias
grandes
6
40
11,0
20,0
Veia cava
12,5
1
1,2
40,0
Vol.,ml
190
60
680
Figura 3.11 Distribuição do Volume Sanguíneo,
pressão e velocidade (humanos)
Volume,ml
Aorta
Arterias
Arteríolas
Capilares
Vênulas
Veias
Veia Cava
100
300
50
250
300
2200
300
Pressão,
mmHg
100
100-40
40-30
30-12
12-10
10-5
2
Veloc.(cm.s-1)
40
40-10
10-0,1
< 0,1*
< 0,3
0,3-5
5-20
* Permite a difusão de gases e solutos para os tecidos
X. Circulação durante o exercício
Aumento da demanda de O2
1) Aumento do Qh (↑Fh e ↑Vh)
2)Aumento da extração de
O2(vant.:↓ sobrecarga no)
3) Re-distribuição do sangue
(Fig. 3.19)-
Homem,
repouso
Exercício
intenso,
homem
comum
Exerc
intenso,
atleta
Qh=5,5L
Músculos=
0,8-1,0L
VO2=0,25L
Músc.=
0,05L
Qh=25L
Músc=20L
Qh=35L
Músc=
31L
VO2=6L
Músc =
5,8L
VO2=3,5L
Músc =
3,3L
A Física do fluxo em tubos.Peculiaridades do
sangue como fluido
Fluxo laminar (regular, única direção) versus fluxo turbulento (irregular e
em várias direções). Passa de laminar p/ turbulento acima de uma veloc.
Crítica.
Descrição de um fluxo estável- Teorema de Bernouille:
Energia total do fluido = E= (pv) +( mgh) + (½mu2)
E/vol = E’= p + gh + ½  u2
(= densidade)
Tubo horizontal sem friçção (nenhuma variação em gh)
E’cte, p + ½  u2 = E’- gh = k (Se ↓u, então ↑p)
Tubo horizontal, com fricção, diam constanteu cte (Fig.3.12, ↑resist
↓p- perda de E devido à fricção)
Tubo horizontal, c/ fricção, diam variável u muda (Fig.3.13): fluido se
move de um ponto c/ >E p/ um ponto de < E.
Fluxo em tubo horizontal, c/ fricção e
diâmetro constante
r
Fluxo em tubo horizontal, c/ fricção e
diâmetro variável
Determinação da PA humana
r
Fluido em tubo na forma de U
Fig.3.14- fluido permanece em repouso. Na base do tubo a p é >
do que nos braços do tubo
[↓h ↓ gh  ↑p ]
Como esses princípios podem ser aplicados?
Efeito da gravidade-Fig.3.15 e 3.16- p venosa no pé> p
cabeça-retorno do sangue para a cabeça.
Girafa- requer maior p no coração (260mHg)-2x a do
homemsistema arterial excepcionalmente espesso + válvulas
nas veias do pescoço.
Cobra- situação oposta- PS bem menor do que a dos mamíferos
(cobras que normalmente sobem em árvores possuem PS↑.
Figura 3.14-Fluido em tubo U
r
O fluido permanece em repouso. Na base a p é maior
do que nos braços devido ao efeito da gravidade sobre
o fluido, porém o conteúdo de E/vol é o mesmo em todo
o tubo (↑gh  p↓).
Pressão Sangüínea em diferentes posições
do homem
Pressão Sangüínea da girafa
• Com a cabeça estando numa posição tão
alta, o coração enorme da girafa deve ser
capaz de distribuir em quantidade suficiente
o sangue oxigenado por 3 metros acima até
o cérebro.
• Isso seria um problema (PA muito alta)
quando estivesse com a cabeça abaixada bebendo água,
não fosse por um aparato único de paredes arteriais
reforçadas, válvulas anti-acúmulo e de desvio, uma rede
de pequenos vasos sanguíneos (a rete mirabile, ou
“maravilhosa rede”) e sinais sensíveis à pressão, que
mantém o fluxo de sangue adequado para o cérebro na
pressão correta.
• o sangue não se acumula nas pernas e
uma girafa não sangra de modo profuso
quando sofre um corte na perna.
• O segredo reside numa pele
extremamente rígida e numa faixa
interna de tecido fibroso que evita o
acúmulo de sangue.
• Esta combinação da pele tem sido
estudada extensivamente pelos cientistas
da NASA no seu desenvolvimento de
roupas gravitacionais para astronautas.
• Todas as artérias e veias nas pernas da
girafa são muito internas.
Leis do fluxo: espessura da parede, tensão,
viscosidade
Lei de Laplace- T = p.r  Para a parede suportar a tensão, a
espessura do vaso deve aumentar proporcionalmente [art maiores
possuem paredes mais espessas, veias possuem paredes mais finas
que as art, capilar com maior pressão pode ter apenas 1 camada de
célula porque r é pequeno].
Q = p/R Lei de Poiseuille Q = p. r4. 
l.8
Se reduzir r o fluxo da água será reduzido pela (½)4
O sangue não se comporta como um fluido newtoniano. Sua  muda
com o r. À medida que o r diminui, a  do sangue diminui e flui mais
facilmente. Situação complicada para explicar o fluxo do sangue nos
vasos, principalmente porque os vasos são elásticos e nunca têm r
constante.
Coagulação Sangüínea e Hemostasia
Mecanismos para evitar perda de sangue em vasos rompidos:
Em vertebrados:
1) redução do fluxo devido à redução de PS
2)os vasos lesados se contraem e assim diminuem o fluxo.
3) oclusão dos vasos no local da lesão com um tampão de
proteína coagulada (fibrina em vertebrados) e células
sangüüuíneas (mais importante)
Fibrinogênio (solúvel)  fibrina (solúvel)
protrombina  trombina (cascata enzimática c/12 fatoresdesencadeados pelo contato do sangue com superfícies
estranhas ou tecidos lesados)
Em invertebrados: aglutinação de corpúsculos sangüíneos +
formação de rede celular
Coagulação verdadeira: artrópodes(?)