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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.

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1 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.

2 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 incomum- bidirecional, sem válvulas)

3 Três Tipos de Bombas r

4 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 p/ os órgãos Similar aos sistemas fechados Distribuição bem regulada Distribuição pouco regulada Retorno rápido ao coração Retorno lento ao coração

5 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

6 Planaria Classe: Turbellaria Filo: Platelmintos

7 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.

8 Cnidários devido ao seu reduzido grau de diferenciação celular e
reduzido número de camadas celulares, todas as células estão muito próximas da cavidade gastrovascular.

9 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 (peixe-bruxa e lampreia) anelídeos e cefalópodes

10 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).

11 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 Anfíbios 2.Peixes Répteis 3.Peixes pulmonados Aves e mamíferos

12 Ciclostomados - lampréias

13 Ciclostomados - feiticeira

14 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).

15 Sistema circulatório Simples

16 Sistema Circulatório Duplo

17 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.

18 Aves e Mamíferos Apresentam sistema fechado duplo
O coração é claramente separado em duas bombas coração com quatro câmaras.

19

20 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. 

21 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.

22 Circulação dos Invertebrados
Anelídeos Equinodermos Artrópodes: - Insetos - Aracnídeos. - Crustáceos Moluscos

23 Anelídeos Sistema circulatório fechado.
Há dois vasos principais: dorsal e ventral ligados entre si. Cinco pares de corações. Sangue com pigmentos respiratórios, principalmente hemoglobina

24 II. Princípios Gerais (cont.)
2. Capacidade do sistema de bombeamento vs suprimento adequado de oxigênio: 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] Sem pigmento respiratório: somente O2dissolvido [0,5 a 1ml de O2/100 ml sangue]  bombear ml de sangue a fim de liberar 1ml de O2 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.

25 Figura 3.2 Capacidade Carreadora de O2

26 III. Circulação dos Vertebrados
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    3H2O inulina azul de Evans 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%]

27 Distribuição de água no corpo dos vertebrados r

28 Tabela 3.2 Compartimentos de fluidos corporais em Vertebrados
Animal Água Total(%) Água IC(%) Água EC(%) Vol. de sangue (ml) Lampréia 76 52 24 8,5 Cação 71 58 13 6,8 Carpa 56 15 3,0 Pargo 57 14 2,2 Sapo boi 79 22 5,5 Jacaré 73 5,1 Cobra 69 17 6,0 Pombo - 9,2 Coruja 6,4 Cabra 49 27 9,9

29 IV. Coração e Débito cardíaco
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 Peixes Mh = 0,2% Mb j) Conclusão: as grandes diferenças de Mr não são refletidas na Mh

30 Relação do tamanho do coração com o tamanho corporal dos Mamíferos r

31 V. Freqüência Cardíaca e Débito Cardíaco
A fh é inversamente proporcional à Mb fh = 241. Mb -0,25 → log fh = log 241 – 0,25 logMb Inclinação negativa ↑Mb ↓fh 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

32 Tabela 3.3. Aumento do Qh durante exercício do pombo e da truta
Pombo voando (Mb= 0,44kg) Repouso Ativo VO2 aumenta 10X aumento Fh (min -1) 115 670 5,8X Vh (ml) 1,70 1,59 0,9X Qh (ml.min-1) 195,5 1065 5,4X Truta nadando (Mb =0,9-1,5kg) Ativa VO2 aumenta 8X Aumento 37,8 51,4 1,36X 0,46 1,03 2,24X Qh (ml.min -1) 17,4 52,9 3,04X

33 Fluxo de sangue (Litro.kg-1.min-1)
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 Órgão 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 3,5 0,25 3,6 0,80 Cérebro 1,4 0,75 0,50 Pele 2,5 0,20 0,08 Músculo 29,0 2,0 0,03 Restante 35,0 Total 70,0 5,6

34 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] 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

35 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)

36 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

37 IX.O Sistema Capilar 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

38 Tabela 3.5 Geometria dos vasos sangüíneos no mesentério do cão (↓diâm, ↑número, ↑área)
Diâm.(mm) Número Área, cm2 Comprim.,cm Vol.,ml Aorta 10 1 0,8 40 190 Art grande 3 3,0 20 Ramif.art 2.400 5,0 Arteríolas 0,02 4 x 107 125,0 0,2 Capilares 0,008 1,2 x 109 600,0 0,1 60 Vênulas 0,03 8 x 107,0 570,0 680 Veias 2 2,4 x 102 30,0 grandes 6 11,0 20,0 Veia cava 12,5 1,2 40,0

39 * Permite a difusão de gases e solutos para os tecidos
Figura 3.11 Distribuição do Volume Sanguíneo, pressão e velocidade (humanos) Volume,ml Pressão, mmHg Veloc.(cm.s-1) Aorta 100 40 Arterias 300 100-40 40-10 Arteríolas 50 40-30 10-0,1 Capilares 250 30-12 < 0,1* Vênulas 12-10 < 0,3 Veias 2200 10-5 0,3-5 Veia Cava 2 5-20 * Permite a difusão de gases e solutos para os tecidos

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41 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 Qh=25L Músc=20L Qh=35L Músc= 31L VO2=0,25L Músc.= 0,05L VO2=3,5L Músc = 3,3L VO2=6L Músc = 5,8L

42 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  u (= 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.

43 Fluxo em tubo horizontal, c/ fricção e diâmetro constante r

44 Fluxo em tubo horizontal, c/ fricção e diâmetro variável

45 Determinação da PA humana r

46 Fluido em tubo na forma de U
Fig 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 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↑.

47 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↓).

48 Pressão Sangüínea em diferentes posições
do homem

49 Pressão Sangüínea da girafa

50 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.

51 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.

52 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.

53 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 fatores-desencadeados pelo contato do sangue com superfícies estranhas ou tecidos lesados) Em invertebrados: aglutinação de corpúsculos sangüíneos + formação de rede celular Coagulação verdadeira: artrópodes(?)


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