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Cardiovascular #1 2020

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Fisiologia Cardiovascular #1:
circulações pulmonar e sistémica
António Freitas Duarte
Março 2020
A circulação pulmonar ou central lado direito do coração, circuito
pulmonar e lado esquerdo do coração; o sangue sai pela artéria
pulmonar e regressa através da veia pulmonar
A circulação sistémica tem a aorta como ponto de entrada e a veia
cava como ponto de saída
Num animal saudável em repouso aproximadamente 25% do volume
sanguíneo situa-se na circulação pulmonar e cerca de 75% na
sistémica, a maior parte do qual nas veias
A pressão arterial constitui a energia potencial que propela o sangue
através da circulação
Perfil da pressão sanguínea na circulação sistémica
A pressão sanguínea é mais alta na aorta (98 mmHg) e mais baixa na
veia cava (3 mmHg):
é esta diferença de pressão que força o sangue a mover-se através dos
vasos sistémicos, correspondendo à pressão de perfusão que
direcciona o fluxo sanguíneo sistémico
Aorta e grandes artérias
oferecem muito pouca resistência
(atrito) ao fluxo sanguíneo, pelo
que a pressão sanguínea diminui
pouco nesses vasos (de 98 para
95 mmHg).
Ocorre maior redução da pressão à medida que o sangue flui através
das arteríolas, as quais constituem o segmento da circulação
sistémica que oferece maior resistência ao fluxo sanguíneo.
A resistência ao fluxo sanguíneo nos capilares e nas vénulas é
também substancial, porém inferior à verificada nas arteríolas.
As grandes veias e a veia cava são vasos de baixa resistência, sendo
despendida muito pouca pressão na condução do fluxo sanguíneo
através deles.
O bombeamento do sangue pelo coração mantém a diferença de
pressão entre a aorta e a veia cava
Complacência é a alteração do volume dentro de um vaso ou de uma
câmara dividida pela modificação da pressão associada;
quanto menor a modificação da pressão maior a complacência
Um vaso complacente distende-se de imediato quando aumenta a
pressão ou o volume do sangue no seu lume
As veias são muito mais complacentes que as artérias, ou seja, a
quantidade de sangue nas veias pode aumentar ou diminuir sem
alterações significativas da pressão venosa.
Pelo contrário, a alteração da quantidade de sangue nas artérias
modifica pronunciadamente a pressão arterial.
Relação entre volume e
pressão nas veias (alta
complacência) e nas
artérias (rígidas e com
baixa complacência)
A complacência
(Δvolume/Δpressão)
corresponde à
inclinação numa curva
de volumes versus
pressões, quanto mais
inclinada, maior a
complacência
à pressão de 7 mmHg,
as veias contém um
volume de sangue maior
do que as artérias, por
serem mais
complacentes
Quando o coração retira algum sangue às veias,
a pressão venosa cai de 7 para 3 mmHg.
Quando o mesmo volume de sangue é
acrescentado às artérias, menos complacentes,
a pressão arterial sobe de 7 para 98 mmHg
O aumento de pressão nas artérias é cerca de 20
vezes maior do que a queda da pressão nas
veias, ou seja, as artérias são cerca de 20 vezes
menos complacentes do que as veias
a alta complacência das veias faz com que estejam bem adaptadas ao papel
de reservatórios de volume da circulação sistémica
a baixa complacência das artérias adapta-as bem ao seu papel de
reservatórios de pressão
As veias são o principal local da circulação que pode expandir ou contrair
para acomodar alterações do volume sanguíneo.
O volume sanguíneo não é constante, alterando-se com a ingestão e a perda
de fluidos. É pois vantajoso que as veias, os principais reservatórios de
volume sanguíneo do organismo, possam aceitar ou perder grandes
volumes de sangue sem grande alteração da pressão.
As artérias funcionam como reservatórios de pressão, local de
armazenamento temporário para a onda de energia pressórica criada a cada
ejecção cardíaca.
As artérias precisam acomodar um grande aumento na pressão durante a
ejecção cardíaca e, em seguida, mantê-la elevada o suficiente para
direccionar o sangue através da circulação sistémica nos períodos entre as
ejecções cardíacas - vasos resistentes com baixa complacência
A manutenção do fluxo sanguíneo normal através dos tecidos
sistémicos requer alta pressão arterial sobretudo porque as
arteríolas oferecem muita resistência ao fluxo sanguíneo.
Além de serem o local de maior resistência ao fluxo sanguíneo da
circulação sistémica, as arteríolas são também o local de resistência
ajustável da circulação sistémica
Um aumento na resistência arteriolar em determinado orgão diminui
a quantidade de sangue libertado nesse orgão e vice-versa.
A resistência vascular corresponde à pressão de perfusão dividida
pelo fluxo
um tubo largo/grosso oferece menor resistência ao fluxo (menor atrito) do que
um tubo de pequeno calibre/fino. Para a mesma força direccional (diferença da
pressão de perfusão), o fluxo é maior no tubo com menor resistência. A
pressão de perfusão (Δ pressão) corresponde à pressão na entrada menos a
pressão na saída.
A definição da resistência é:
Resistência = Δ pressão / fluxo
Segundo a lei de Poiseuille, a resistência de um tubo pode ser prevista pela
seguinte equação:
Resistência = 8 ηl / π r4
l, comprimento; η, viscosidade do líquido; r, raio
desta equação ressalta que o raio é o principal determinante da resistência
de um tubo
A resistência varia inversamente
com a quarta potência do raio, ao
duplicar o raio r do tubo, a sua
resistência diminui 16 vezes (24).
A resistência também é proporcional
ao comprimento l do tubo, sendo
mais difícil forçar um líquido através
de um tubo comprido do que de um
tubo curto com o mesmo raio.
Quanto maior fôr a viscosidade η
de um líquido, maior será a
resistência ao seu fluxo através do
tubo.
§as arteríolas são o segmento da circulação sistémica que opõe maior resistência
ao fluxo sanguíneo
§a queda de pressão através das arteríolas é maior do que em qualquer outro
segmento da circulação sistémica
§da energia pressórica total disponível para o fluxo sanguíneo sistémico, a maior
fracção é dispendida para forçar o sangue através das arteríolas do que através
de qualquer outro segmento, mesmo apesar dos capilares terem individualmente
menor diâmetro
cada capilar tem menor diâmetro e
portanto maior resistência do que a
arteríola a montante, mas...
cada arteríola do organismo distribui
sangue para muitos capilares, e a
resistência resultante de todos esses
capilares é inferior à da arteríola que
os alimenta
A variação na resistência arteriolar é o principal factor
determinante da quantidade de sangue que irá fluir através de
cada tecido do corpo
Enquanto o comprimento das arteríolas não muda, o seu raio varia rápida e
frequentemente.
As paredes das arteríolas são relativamente espessas e musculares. A
contracção do músculo liso arteriolar diminui o raio das arteríolas; essa
vasoconstricção aumenta de forma substancial a resistência ao fluxo
sanguíneo.
O relaxamento da musculatura lisa aumenta o raio dos vasos, e essa
vasodilatação reduz de maneira substancial a resistência ao fluxo sanguíneo.
Pequenas mudanças no raio das arteríolas de um determinado orgão
causam grandes alterações na resistência e no fluxo sanguíneo
A pressão arterial é de 93 mmHg e a
venosa de 3 mm Hg. De início o fluxo
sanguíneo cerebral é de 90 ml/min
(0,090 l/ min). Com base na definição
da resistência, a dos vasos cerebrais é
calculada em 1000 mm Hg/l/min. A
maior parte dessa resistência é
exercida pelas arteríolas cerebrais.
Face a uma vasodilatação discreta,
como um aumento de 19% no raio
das arteríolas - p.ex. de 1 para 1,19,
segundo a Lei de Poiseuille a
resistência varia inversamente à quarta
potência do raio.
Como 1,194 é igual a 2,00, um
aumento de 19% do raio corta a
resistência para metade. A diminuição
da resistência cerebral para metade,
para 500 mm Hg/l/min, duplicaria o
fluxo sanguíneo cerebral para 180
ml/min.
A resistência resultante da circulação sistémica é designada resistência
periférica total
A RPT é definida como a diferença de pressão (pressão de perfusão) dividida
pelo fluxo. Ao calcular a resistência da circulação sistémica,
a pressão de perfusão corresponde à diferença de pressão entre
a aorta e a veia cava.
o fluxo é a quantidade total de sangue que flui através do circuito
sistémico, que é igual ao débito cardíaco
(pressão aórtica média)-(pressão na veia cava)
RPT = _____________________________________________
débito cardíaco
Para um cão médio em repouso, a pressão aórtica média é de 98 mm Hg, a
pressão média da veia cava é de 3 mm Hg e o débito cardíaco é de 2,5 l/min.
Em tais condições, a RPT é de 38 mm Hg/l/min; isto significa que é necessária
uma pressão direccional de 38 mm Hg para forçar 1 litro de sangue por minuto
através do circuito sistémico
Como em geral a pressão na veia cava é próxima de 0, por vezes é ignorada
no cálculo da RPT.
A equação simplificada resultante estabelece que a RPT é aproximadamente
igual à pressão aórtica dividida pelo débito cardíaco. Essa equação pode ser
reformulada chegando-se à conclusão de que a pressão aórtica (PA) média é
aproximadamente igual ao débito cardíaco (DC) multiplicado pela RPT:
PA~DC x RPT
Esta equação expressa um dos conceitos centrais da fisiologia
cardiovascular: a pressão sanguínea aórtica média é determinada por apenas
dois factores, débito cardíaco e RPT.
Assim, se a pressão aórtica aumenta, deve ser porque houve aumento do
débito cardíaco, da RPT ou de ambos.
A pressão arterial é determinada pelo débito cardíaco e pela resistência
periférica total
Três exemplos que ilustram a aplicação deste conceito:
Primeiro, na forma de hipertensão essencial humana mais comum o débito
cardíaco é normal. A pressão arterial está elevada por causa de arteríolas
sistémicas contraídas em excesso, o que aumenta a RPT acima do normal.
Segundo, hemorragias ou desidratações graves são condições em que a
pressão arterial atinge níveis anormalmente baixos. Nestes casos a pressão está
reduzida em vez de aumentada, devido à redução do débito cardíaco. A
hemorragia ou desidratação reduzem a pré-carga cardíaca, o que diminui o débito
cardíaco, resultando em queda da pressão arterial.
Apesar da redução da pressão a RPT aumenta acima do normal, porque os
reflexos compensatórios causam a contracção das arteríolas nos rins, na
circulação esplâncnica e na musculatura esquelética em repouso. A
vasoconstrição nesses orgãos minimiza a queda na pressão arterial e desvia o
débito cardíaco disponível para o cérebro, o coração e qualquer músculo
esquelético que esteja sendo exercitado
Terceira, a resposta ao exercício vigoroso faz com que o débito cardíaco e
a RPT mudem em direcções opostas.
Durante o exercício o débito cardíaco está aumentado e a RPT diminuída. A
RPT diminui porque as arteríolas na musculatura esquelética em actividade se
dilatam para aumentar o fluxo sanguíneo para o músculo em questão.
Durante exercício vigoroso a RPT diminui para cerca de um quarto do seu valor
em repouso e o débito cardíaco aumenta cerca de quatro vezes - face a estas
circunstâncias a pressão aórtica não sofre grandes alterações.
O fluxo sanguíneo para cada orgão é determinado pela pressão de
perfusão e pela resistência vascular
Se a equação que define a resistência for modificada para expressar o
fluxo temos:
Δ pressão
fluxo =_____________
resistência
Indicando que o fluxo sanguíneo é determinado pela pressão de perfusão
(pressão arterial menos pressão venosa) e pela resistência dos vasos
sanguíneos do orgão.
Todos os orgãos da circulação sistémica são expostos à mesma pressão
de perfusão, pelo que as diferenças no fluxo sanguíneo para os vários
orgãos resultam exclusivamente das suas diferentes resistências
vasculares
Repouso
Num cão em repouso as resistências arteriolares são semelhantes nos leitos
vasculares esplâncnico, renal e esquelético, pelo que cada um destes leitos
recebe sensivelmente o mesmo fluxo sanguíneo.
Exercício
vigoroso
Repouso
Durante o exercício,
•o diâmetro das arteríolas dos músculos esqueléticos praticamente duplica,
diminuindo quase 16 vezes a sua resistência ao fluxo sanguíneo, o qual em
Exercício vigoroso
consequência aumenta cerca de 16 vezes (de 0,5 para 7,8 l/min)
•verifica-se constrição das arteríolas das circulações esplâncnica e renal,
provocando a esses níveis uma redução do fluxo sanguíneo de cerca de 20%
(de 0,5 para 0,4 l/min).
•as arteríolas coronárias dilatam-se, de forma a aumentar o fluxo sanguíneo
coronário.
•as arteríolas cerebrais e o respectivo fluxo mantém-se inalterados
Repouso
Exercício vigoroso
A circulação pulmonar oferece muito menor resistência ao fluxo
sanguíneo do que a circulação sistémica
A pressão de perfusão que força o sangue através do circuito pulmonar
corresponde à pressão na artéria pulmonar menos a pressão nas veias
pulmonares. O fluxo que atravessa o circuito pulmonar é igual ao débito
cardíaco direito
Resistência vascular pulmonar =
(pressão arterial pulmonar) – (pressão venosa pulmonar)
_______________________________________________
débito cardíaco
Num cão em repouso, a pressão arterial pulmonar média é de 13 mm Hg, a
pressão venosa pulmonar é de 5 mm Hg e o débito cardíaco é de 2,5 l/min.
Logo a resistência pulmonar é de 3,2 mm Hg/l/mn, cerca de apenas 1/12 da
resistência da circulação sistémica
Durante o exercício, os vasos sanguíneos pulmonares dilatam-se e a resistência
pulmonar diminui:
quando o exercício começa o débito cardíaco aumenta, podendo quintuplicar
o seu valor de repouso durante exercício vigoroso, pelo que o fluxo sanguíneo
pulmonar também é 5 vezes maior que o normal, aumentando a pressão arterial
pulmonar.
os vasos sanguíneos pulmonares são complacentes, e o aumento na pressão
arterial distende-os: como a resistência é inversamente proporcional à quarta
potência do raio do vaso (lei de Poiseuille), um pequeno aumento no raio dos
vasos pulmonares diminui muito a sua resistência.
a distensão dos vasos sanguíneos pulmonares durante o exercício é
vantajosa, porque reduz a resistência pulmonar, permitindo que o fluxo
pulmonar aumente muito sem um grande aumento concomitante na pressão
arterial pulmonar.
Vasoconstricção hipóxica
É um mecanismo importante que ajuda a superar as incompatibilidades entre
ventilação e perfusão nos pulmões, resultem elas de efeitos gravitacionais ou
qualquer outra causa, permite manter constante o ratio ventilação/perfusão.
Os vasos sanguíneos pulmonares são sensíveis à concentração local de
oxigénio (medida como pressão parcial de oxigénio, PO2.
Baixa PO2, hipóxia, causa constricção dos vasos pulmonares, em qualquer
região pulmonar onde a ventilação seja reduzida em relação ao fluxo sanguíneo.
A vasoconstricção aumenta a resistência dos vasos sanguíneos naquela região
pulmonar, e assim reduz o fluxo sanguíneo, melhorando o desequilíbrio entre
ventilação e perfusão.
A vasoconstricção hipóxica pode ter efeitos indesejáveis
Por exemplo, se a ventilação ficar deprimida em ambos os pulmões, o que
ocorre de forma aguda num constricção alérgica das vias respiratórias (asma)
ou crónica como resultado de doença pulmonar prolongada que obstrua as
vias respiratórias (doença pulmonar obstrutiva crónica).
A ventilação deprimida causa hipóxia pulmonar total. A hipóxia causa
vasoconstricção pulmonar, que aumenta a resistência vascular pulmonar.
O aumento da resistência requer um aumento substancial na pressão arterial
pulmonar para manter o fluxo sanguíneo pulmonar.
A condição de pressão arterial pulmonar elevada denomina-se hipertensão
pulmonar, a qual aumenta muito a sobrecarga do ventrículo direito, podendo
provocar insuficiência ventricular direita.
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