Sistemas Circulatórios e o Coração

Como os animais movem o sangue ou a hemolinfa pelo corpo, e como os corações geram a pressão e o fluxo que correspondem à entrega às demandas dos tecidos.

Definition

Um sistema circulatório é o arranjo de bomba, fluido e vasos que transporta gases, nutrientes, resíduos, hormônios e calor através do corpo de um animal, e o coração é a bomba muscular cuja contração rítmica gera a pressão que impulsiona esse fluxo.

Scope

Este tópico abrange a fisiologia comparada do transporte interno: sistemas circulatórios abertos e fechados, circuitos simples e duplos, a estrutura e a atividade elétrica dos corações de vertebrados e invertebrados, o ciclo cardíaco e a regulação do débito cardíaco e da pressão arterial. Aborda como a resistência e a capacitância dos vasos distribuem o fluxo e como a circulação é ajustada ao tamanho corporal, à atividade e à estratégia respiratória. A cobertura é comparativa e mecanicista, em vez de clínica.

Core questions

• O que distingue os sistemas circulatórios abertos dos fechados e quais são suas vantagens e desvantagens?
• Como o batimento cardíaco se origina e se propaga, e como o ciclo cardíaco é organizado?
• Como o débito cardíaco é regulado para atender às necessidades variáveis do corpo?
• Por que a circulação dupla evoluiu em aves e mamíferos, e que vantagem ela oferece?

Key theories

Relação de Frank–Starling

A força da contração cardíaca aumenta com o grau de enchimento do coração, de modo que, dentro de certos limites, o coração bombeia automaticamente o volume de sangue que lhe é retornado, ajustando o débito ao retorno venoso.

Origem miogênica do batimento cardíaco

Nos corações de vertebrados, o ritmo surge dentro de células musculares marcapasso especializadas, em vez de nervos, e o impulso se espalha através do músculo cardíaco para coordenar a contração, com a entrada nervosa e hormonal modulando a frequência e a força.

Mechanisms

Sistemas fechados confinam o sangue aos vasos e podem sustentar altas pressões e controle fino da distribuição, enquanto sistemas abertos banham os tecidos em hemolinfa a uma pressão mais baixa. Os corações de vertebrados batem miogenicamente: as células marcapasso despolarizam espontaneamente e o impulso se espalha através do tecido condutor e do músculo, produzindo o ciclo cardíaco coordenado de enchimento e ejeção. O volume sistólico é determinado pelo enchimento (o mecanismo de Frank–Starling) e pela contratilidade, e a frequência cardíaca pela entrada autonômica e hormonal, de modo que o débito cardíaco é igual ao seu produto. Artérias, arteríolas, capilares e veias diferem em resistência e complacência para regular a pressão e distribuir o fluxo, e o circuito único dos peixes, os corações intermediários de anfíbios e répteis, e a circulação dupla totalmente dividida de aves e mamíferos representam soluções sucessivas adaptadas à troca gasosa e à demanda metabólica.

Clinical relevance

A fisiologia cardíaca comparada, incluindo a bradicardia extrema de animais mergulhadores e os altos débitos de pequenos endotérmicos, ilumina os princípios por trás do desempenho cardiovascular e sua regulação. Esta entrada é material de referência educacional e não orientação médica.

History

A demonstração de William Harvey da circulação do sangue em 1628 fundou a fisiologia cardiovascular, e Frank e Starling estabeleceram mais tarde a base comprimento-tensão do débito cardíaco. A fisiologia comparada estendeu esses princípios por toda a diversidade de corações e circuitos animais, relacionando o design circulatório ao tamanho corporal, estilo de vida e estratégia respiratória.

Key figures

• William Harvey
• Otto Frank
• Ernest Starling
• Knut Schmidt-Nielsen

Seminal works

• hill2016
• randall2002
• schmidtnielsen1997

Frequently asked questions

Qual a diferença entre circulação aberta e fechada?

Em sistemas fechados, o sangue permanece dentro dos vasos e retorna ao coração através deles; em sistemas abertos, a bomba esvazia a hemolinfa em espaços corporais que banham os tecidos diretamente antes que ela retorne.

O que é o mecanismo de Frank–Starling?

É a tendência do coração de se contrair com mais força quando está mais cheio, de modo que ele bombeia aproximadamente a mesma quantidade de sangue que recebe sem a necessidade de controle externo.