IA887: FISIOLOGIA PARA ENGENHEIROS AULA DE APOIO DE

IA887: FISIOLOGIA PARA ENGENHEIROS
AULA DE APOIO DE FISOLOGIA CARDIOVASCULAR (Maio 2016)
PARTE 1: Revisão de alguns conceitos e fatos
1) O esquema abaixo mostra a ação antagônica das eferências simpática e parasimpática sobre o débito cardíaco e a pressão arterial, em analogia com a ação
antagônica do acelerador e do freio de um automóvel sobre a velocidade deste. Em
condições basais, o tônus para-simpático é predominante sobre o simpático (embora
ambas as eferências apresentem influência tônica). A inervação autonômica cardíaca
é particularmente rica no átrio direito, e menos densa nos ventrículos.
2) A resistência e complacência vasculares (representadas principalmente por
arteríolas e veias, respectivamente), bem como o fluxo sanguíneo local (controlado
pelos esfíncteres pré-capilares) dependem do diâmetro e/ou do tônus da
musculatura vascular, os quais, por sua vez, depende o balanço dos fatores que
promovem sua contração e seu relaxamento, como mostrado abaixo:
OBS: Endothelin-derived relaxing factor foi identificado posteriormente como sendo
óxido nítrico (NO).
3) O sangue ejetado pelo coração na aorta (isto também vale para outras grandes
artérias) temporariamente estira a parede do vaso. Porém, graças à abundância de
fibras elásticas em sua parede, o vaso retorna à sua forma original (como mostrado na
figura abaixo), e o sangue contido nele é mobilizado para regiões onde a pressão é
menor (ou seja, em direção ao leito capilar). Portanto, o sangue sempre flui a favor
de um gradiente de pressão.
4) O efeito de catecolaminas sobre a musculatura lisa de um vaso sanguíneo
depende do tipo de adrenoceptor presente no tecido-alvo, e dos tipos de
receptor com os quais aquela catecolamina interage. Na figura abaixo, que ilustra
o esquema de uma arteríola, observamos que adrenoceptores alfa são mais
abundantes que adrenoceptores beta-2 (A). A ocupação de adrenoceptores alfa e
beta-2
produzem
efeitos
antagônicos:
vasoconstrição
e
vasodilatação,
respectivamente. A adrenalina (epinefrina), no entanto, tem maior afinidade pelos
adrenoceptores beta-2. Portanto, quando a concentração plasmática de adrenalina é
fisiológica (relativamente baixa), são ocupados preferencialmente os adrenoceptores
beta-2, e a resposta resultante é vasodilatação (B). Porém, em concentrações
farmacológicas (i.e., muito altas) de adrenalina, adrenoceptores alfa também serão
ocupados. Como este tipo de receptor é predominante, a resposta resultante será
vasoconstrição (C).
5) Em contraste, a noradrenalina (neurotransmissor) e a fenilefrina (agonista sintético)
só agem sobre adrenoceptores alfa. Portanto, sempre evocarão vasoconstrição. A
resposta da musculatura vascular à catecolamina (alterando a resistência
periférica) e os efeitos da catecolamina sobre o próprio coração (alterando o
débito cardíaco) serão os determinantes das variações de pressão arterial. Porém,
essas variações afetarão a saída do reflexo baroceptor, a qual irá determinar o
padrão de resposta de frequência cardíaca, como mostrado abaixo (ex., observe
bradicardia em resposta a fenilefrina e altas concentrações de adrenalina).
6) As catecolaminas têm efeito inotrópico positivo sobre o coração, atuando
principalmente em adrenoceptores beta, cuja via de sinalização aumenta a
mobilização de Ca2+ (i.e., disponibilidade do íon para o aparelho contrátil) por meio de
aumento do influxo do íon via canais voltagem-dependentes do sarcolema e
estimulação da captação de Ca2+ pelo retículo sarcoplasmático. Porém, outras
substâncias, presentes em alimentos e medicamentos, também podem afetar o
inotropismo cardíaco. Por exemplo, a acetil-estrofantidina (ACS) é um digitálico
utilizado para tratamento de insuficiência cardíaca grave, como objetivo de estimular o
inotropismo. Como a ouabaína, a ACS atua inibindo parcialmente a bomba Na+-K+.
Como resultado, ocorre aumento da concentração intracelular de Na+, o que modifica
o potencial de reversão do trocador Na+/Ca2+ para valores mais negativos, o que
desfavorece a extrusão de Ca2+, (e pode até favorecer seu influxo) por este
mecanismo de contratransporte. O aumento da carga celular de Ca2+ aumenta a
disponibilidade de Ca2+ para os miofilamentos, produzindo aumento do
inotropismo, o que se reflete no aumento do débito cardíaco. No entanto, sempre
há um preço a pagar: a sobrecarga celular de Ca2+ leva a aumento dos requerimentos
de energia (consumo de O2) e grande risco de produção de arritmias.
7) Não só a resistência periférica é um importante fator na determinação da pressão
arterial. A complacência venosa também desempenha um papel, determinando a
pressão média de enchimento e, por conseguinte, o retorno venoso. Este tem
influência sobre o débito cardíaco, via pré-carga e volume sistólico (mecanismo de
Frank-Starling). A ação de catecolaminas sobre adrenoceptores alfa presentes na
musculatura dos vasos de capacitância (veias) reduz a complacência venosa (de
A para B), enquanto vasodilatadores (ex., óxido nítrico) aumentam a capacitância (i.e.,
aumentam a complacência) venosa (A para C). O mesmo vale para a complacência
arterial, que pode estar reduzida no caso de endurecimento das artérias por acúmulo
de material fibroso (colágeno) e/ou placas em seu interior.
Adaptado de: Collins HL, Rodenbaugh DW, Murphy TP, Kulics JM, Bailey CM, DiCarlo
SE. Am J Physiol 277 (Adv Physiol Educ 22): S15-S28, 1999.
PARTE 2: Traçados para estudo
A seguir, estão apresentados 10 traçados de pressão arterial registrada em
experimentos com cão, em diferentes condições. Cada um dos traçados corresponde
a uma das manobras experimentais (o início da perturbação está indicadas com uma
seta) listadas abaixo.
Com base no evento primário associado à perturbação (indicado para cada traçado),
explique a quais mecanismos fisiológicos (ou seqüência de mecanismos) se deveram
as variações de frequência cardíaca e pressão arterial em cada manobra
experimental.
TRAÇADO 1: Estimulação elétrica do nervo vago
TRAÇADO 2: Administração endovenosa de fenilefrina (agonista de adrenoceptores
alfa).
TRAÇADO 3: Administração endovenosa de adrenalina
TRAÇADO 4: Oclusão bilateral das artérias carótidas
TRAÇADO 5: Administração endovenosa de nitroglicerina (doador de NO)
TRAÇADO 6: Administração endovenosa de ouabaína (inibidor da bomba Na+-K+)
TRAÇADO 7: Administração endovenosa de atropina (bloqueador de receptores
colinérgicos muscarínicos)
TRAÇADO 8: Estimulação elétrica do gânglio estrelado direito (simpático)
TRAÇADO 9: Aumento da complacência arterial
TRAÇADO 10: Diminuição da complacência arterial