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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 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 FechadosSistemas Abertos Sistemas de alta pressãoSistemas de baixa pressão Alta resistência periféricaBaixa resistência periférica Requer paredes elásticasPossibilidade de sustentar a pressão Sangue levado diretamente p/ os órgãos Similar aos sistemas fechados Distribuição bem reguladaDistribuição pouco regulada Retorno rápido ao coraçãoRetorno lento ao coração

5 Animais sem sistema circulatório Certos animais como a planária não apresentam sistema circulatório.planária 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 nematelmintosporíferoscnidáriosplatelmintos 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 devido ao seu reduzido grau de diferenciação celular e reduzido número de camadas celulares, todas as células estão muito próximas da cavidade gastrovascular. Cnidários

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)vertebradospeixesanfíbiosrépteisaves mamíferospeixe- bruxalampreia anelídeos e cefalópodesanelídeoscefalópodes

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 4. Anfíbios 2.Peixes 5. Répteis 3.Peixes pulmonados 6. 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.brânquias 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.

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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: a)Qt de O 2 = vol. sangue x teor de O 2 [Fig 3.2- uma alta capacidade carreadora de O 2 implica em baixo volume de sangue a ser bombeado] b)Sem pigmento respiratório: somente O 2 dissolvido [0,5 a 1ml de O 2 /100 ml sangue] bombear ml de sangue a fim de liberar 1ml de O 2 c)Com pigmento respiratório: 20ml O 2 /100 ml de sangue [mamíferos] 1ml O 2 em 5ml de sangue a necessidade de bombeamento é 20 ou 40 X menor.

25 Figura 3.2 Capacidade Carreadora de O 2

26 III. Circulação dos Vertebrados 1.Compartimentos de água do corpo: a)2/3 do corpo dos vertebrados = água b)Varia com o teor de gordura (10% água) c)3 compartimentos (Fig.3.3) [IC = 45%;IT = 20 % e plasma = 5 %] d)Como medir esses volumes? Técnica da diluição do indicador: AT = EC + IC = plasma + IT + IC 3 H 2 O 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 AnimalÁgua Total(%)Água IC(%)Água EC(%)Vol. de sangue (ml) Lampréia ,5 Cação ,8 Carpa ,0 Pargo ,2 Sapo boi ,5 Jacaré ,1 Cobra ,0 Pombo---9,2 Coruja---6,4 Cabra ,9

29 IV. Coração e Débito cardíaco 1)Como o entrega mais O 2 qdo há demanda de O 2? a) capacidade carreadora é a mesma em animais grandes e pequenos. b) Seria M h maior? [Fig3.9] c) Seria V s maior? d) Seria f h maior? e) mamíferos grandes e pequenos apresentam a mesma relação M h = 0,0059M b 0,98 f) Aves- Mh = 0,0082 M b 0,91 - aves maiores tendem a ter Mh ligeiramente menores do que aves menores. g) répteis- M h = 0,5% M b [apenas ligeiramente menores que o dos mamíferos, mesmo com grande diferença de Mr] h) Anfíbios M h = 0,46% M b i)Peixes M h = 0,2% M b j) Conclusão: as grandes diferenças de Mr não são refletidas na M h

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

31 V. Freqüência Cardíaca e Débito Cardíaco 1)A f h é inversamente proporcional à M b f h = 241. M b -0,25 log f h = log 241 – 0,25 logM b a)Inclinação negativa Mb f h 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 O 2. 2)Débito cardíaco (Qh) a)Definição: vol de sangue ejetado/tempo b) Como determinar(Princípio de Fick e TDI) V O2 = Qh (Ca O2 – Cv O2 ) c) Como podemos aumentar o Qh Q h = f h x V h

32 Tabela 3.3. Aumento do Qh durante exercício do pombo e da truta Pombo voando (Mb= 0,44kg) Repouso Ativo V O2 aumenta 10X aumento Fh (min -1 ) ,8X Vh (ml)1,701,590,9X Qh (ml.min -1 )195,510655,4X Truta nadando (Mb =0,9-1,5kg) Repouso Ativa V O2 aumenta 8X Aumento Fh (min -1 )37,851,41,36X Vh (ml)0,461,032,24X Qh (ml.min -1 )17,452,93,04X

33 Tabela 3.4 Distribuição do fluxo de sangue em um homem de 70kg em repouso (p e resistência) ÓrgãoMassa (kg) Fluxo de sangue (Litro.min -1 ) Fluxo de sangue (Litro.kg -1.min -1 ) Rins 0,31,20 4,00 Fígado 1,51,40 0,90 Coração 0,33,50,253,6 0,80 Cérebro 1,40,75 0,50 Pele2,50,200,08 Músculo29,00,902,00,03 Restante35,00,900,03 Total70,05,6 Sinais dos tecidosP diam resist. fluxo

34 VI. Regulação da Fh 1)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 1)Grande número de capilares (e.g. 1 Bi no mesentério do cão)- 1mm 2 de músculo de cobaia em repouso possui 100 capilares abertos, no exercício > )Mamíferos de Mb possuem maior densidade capilar 3)Qdo a PS dos capilares > PC das proteínas (mamíferos > do que a dos outros vertebrados) saída dos fluidos para o IT 4)Qdo PS < PC proteínas entrada de fluidos nos capilares 5)A PS dos capilares é bem variável- PS art > PS veias < PC das proteínas fluido sai para fora do lado arterial e reentra no lado venoso 6)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) Vaso Diâm.(mm) Número Área, cm 2 Comprim.,cmVol.,ml Aorta 1010, Art grande 3403,020 Ramif.art ,0 Arteríolas 0,024 x ,00,2 Capilares 0,008 1,2 x ,0 0,160 Vênulas 0,038 x 10 7,0 570,00,2 680 Veias 22,4 x ,05,0 Veias grandes 64011,020,0 Veia cava12,511,240,0

39 Figura 3.11 Distribuição do Volume Sanguíneo, pressão e velocidade (humanos) Volume,mlPressão, mmHg Veloc.(cm.s -1 ) Aorta Arterias Arteríolas ,1 Capilares < 0,1* Vênulas < 0,3 Veias ,3-5 Veia Cava * Permite a difusão de gases e solutos para os tecidos

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41 X. Circulação durante o exercício Aumento da demanda de O 2 1) Aumento do Qh (Fh e Vh) 2)Aumento da extração de O 2 (vant.: sobrecarga no ) 3) Re-distribuição do sangue ( Fig )- 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 V O2 =0,25L Músc.= 0,05L V O2 =3,5L Músc = 3,3L V O2 =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) + (½mu 2 ) E/vol = E= p + gh + ½ u 2 ( = densidade) Tubo horizontal sem friçção (nenhuma variação em gh) Ecte, p + ½ u 2 = E- gh = k (Se u, então p) Tubo horizontal, com fricção, diam constante u cte (Fig.3.12, resistp- 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]. r 4. Q = p/R Lei de Poiseuille Q = p. r 4. l.8 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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