Doença Arterial Coronariana - Fisiologia da Circulação Coronariana ¹

                 Oferta de Oxigênio para o Miocárdio

            A oferta de Oxigênio para o Miocárdio depende da capacidade de transporte do oxigênio no sangue e do fluxo coronário. A capacidade de transporte do oxigênio no sangue depende diretamente da hemoglobina e da saturação de oxigênio no sangue. Na ausência de anemia ou doença pulmonar a capacidade de transporte de oxigênio é em geral constante. Por sua vez, o fluxo coronariano é bem mais dinâmico e a regulação do fluxo é responsável pelo equilíbrio entre oferta de oxigênio e demanda metabólica.

            Como em todos os vasos, o fluxo coronariano (Q) é diretamente proporcional a pressão de perfusão do vaso (P) e inversamente proporcional a resistência vascular (R).

 

             Q ≈    P 

                        R                por analogia a Lei de Ohm

            No entanto, diferente do que ocorre no restante do sistema arterial, onde a maior parte do fluxo ocorre durante a fase sistólica do ciclo cardíaco, os vasos coronarianos demonstram o seu fluxo máximo durante a diástole. Isso ocorre devido a dinâmica do fluxo de ejeção ventricular na raiz da aorta que causa nos óstios coronários fenômeno de Venturi e pela compressão das artérias coronárias pelo miocárdio em contração.

            Durante a diástole não há obstrução do fluxo pela redução da compressão do músculo miocárdico e pela transmissão  da pressão diastólica da raiz da aorta para as coronárias. Como a pressão de perfusão das coronárias se equipara a pressão diastólica da aorta, situações que levem a redução da pressão diastólica aórtica (ex: insuficiência aórtica) levam a redução da perfusão coronariana e reduzem a oferta de oxigênio ao miocárdio.

            A resistência vascular coronária é o outro determinante principal do fluxo coronariano. Na artéria normal a resistência é modulada dinamicamente pelas forças externas de compressão das artérias e por fatores intrínsecos que modulam o tônus coronariano.

            A compressão sistólica como fator de resistência vascular já foi comentado, no entanto, vale ressaltar que a porção subendocárdica do músculo cardíaco, adjacente a pressão da cavidade ventricular, é submetida a uma força maior que as porções mais externas. Esta é uma das razões que levam região subendocárdica ser mais vulnerável ao dano isquêmico.

 

                 Controle intrínseco do tônus vascular coronariano

 

                 Ao contrário da maioria dos tecidos, o coração não pode aumentar sua taxa de extração de oxigênio quando ocorre aumento da demanda, uma vez que em seu estado basal a extração de oxigênio do sangue já é máxima. Qualquer necessidade adicional de oxigênio só pode ser suprido através do aumento do fluxo de sangue ao miocárdio.  A auto regulação do tônus vascular é o mediador mais importante nesse processo. Os fatores que participam da regulação da resistência coronariana são o acúmulo de metabólitos, fatores endoteliais e inervação autonômica.

            Fatores Metabólicos

            O acúmulo de metabólitos afeta de forma marcante o tônus vascular e atua como modulador da  oferta de oxigênio ao miocárdio conforme a demanda metabólica. Os 2 fatores principais de regulação são o oxigênio, que atua como vasoconstritor e a adenosina que atua como vasodilatador. O oxigênio causa constrição pré capilar, reduzindo a perfusão já onde existe oxigênio. A redução da perfusão causa por sua vez redução da oferta de oxigênio que desencadeia vaso dilatação do esfíncter pré capilar aumentando o fluxo sanguíneo e a oferta do gás.

            Durante estados de hipóxia, o metabolismo aeróbio e a fosforilação oxidativa são inibidas. Os fosfatos de alta energia (ATP) não conseguem ser regenerados. Conseqüentemente ocorre um acúmulo de ADP e AMP, que são subseqüentemente degradados em adenosina. A Adenosina é um vasodilatador potente, sendo o principal mediador metabólico do tônus vascular. A Adenosina diminui a entrada de cálcio nas células musculares lisas, ao ligar-se em receptores dessas células, levando ao relaxamento muscular e vasodilatação.

            Outros metabólitos com ação local vasodilatadora são o lactato, acetato, íon hidrogênio e CO2.

 

           Fatores Endoteliais

 

            As células endoteliais produzem várias substâncias vasos ativas que contribuem para a regulação do tônus vascular. Entre os vaso dilatadores produzidos pelo endotélio estão as prostaciclinas e o óxido nítrico. Entre os vasoconstritores está a Endothelina-1.

            O óxido nítrico causa relaxamento da musculatura lisa vascular por um mecanismo dependente de GMPc. A produção de óxido nítrico ocorre no estado basal, sofrendo estímulo adicional por uma série de substâncias e situações. Aumentam a liberação de óxido nítrico a acetil colina (ACh), trombina, produtos de agregação plaquetária (e.g., serotonina e ADP), e o stress do fluxo sanguíneo. Apesar do efeito direto de diversas dessas substâncias seja vasoconstrição a liberação do óxido nítrico causa um contra balanço do efeito gerando uma resultante de vaso dilatação no endotélio normal.

            A prostaciclina, proveniente do metabolismo do ácido aracdônico, possui propriedades vasodilatadoras similares ao óxido nítrico, sendo liberado pelo endotélio por diversos estímulos como hipóxia,  stress vascular, acetil colina, e produtos plaquetários (e.g., serotonina). O relaxamento vascular ocorre por um mecanismo dependente do AMPc.

            A Endothelina-l é um potente vasoconstrictor produzido pelo endotélio e parcialmente se contrapõe as propriedades vasodilatadoras do óxido nítrico e prostaciclina. Sua expressão é estimulada por fatores como a  trombina, angiotensina II, epinefrina e pelo stress do fluxo vascular.

            Em circunstâncias normais, o endotélio sadio promove vaso dilatação pela ação predominante do óxido nítrico e prostaciclina sobre a endotelina. No entanto a disfunção endotelial, como na que ocorre na aterosclerose, a liberação de vaso dilatadores é reduzida ocorrendo um desvio no balanceamento do tônus vascular para a vaso constrição.

 

           Fatores Neurais

 

            O controle neural da resistência vascular possui componentes simpático e parassimpático. Em situações normais, a contribuição do sistema parassimpático é de menor expressão, já o sistema simpático possui uma importância significativa. Os vasos coronarianos possuem receptores tanto α-adrenérgicos quanto β-adrenérgicos. O estímulo alfa produz vaso constrição. O estímulo beta produz vaso dilatação.

            É a interação entre a regulação metabólica, endotelial e neural que determinará o tônus vaso motor. Por exemplo, o estímulo catecolaminérgico do coração inicialmente causará vasoconstrição, via receptores alfa. No entanto com o aumento do consumo de oxigênio causado pelo aumento da freqüência cardíaca e contratilidade mediada pela mesma catecolamina desencadeará no aumento da produção de metabólitos, induzindo vasodilatação coronariana.

                 Demanda Miocárdica por Oxigênio

            Os principais determinantes do consumo de oxigênio miocárdico são três: 1) tensão da parede ventricular  2) freqüência cardíaca, e 3) inotropismo. Quantidades pouco significativas de oxigênio são consumidas pelo metabolismo basal e atividade elétrica da célula miocárdica.

            A tensão transversal sobre as fibras miocárdicas das paredes ventriculares, produzida pela pressão intra cavitária é uma força que leva a distensão as fibras miocárdicas. Energia é gasta para manter uma força contrária mantendo a arquitetura da parede. A tensão sobre as fibras (ơ) é proporcional não apenas a pressão intra cavitária (P), mas também ao raio do ventrículo (r) e a espessura da parede ventricular (h).

ơ =  P . r

        2h                     Equação de La Place

            Portanto a tensão da parede miocárdica e por conseqüência o consume de oxigênio é diretamente proporcional ao raio do ventrículo esquerdo. Condições que levem ao aumento da cavidade ventricular como a insuficiência mitral e aórtica, aumentam o stress da parede e do consume de oxigênio. Ao contrário, manobras fisiológicas ou farmacológicas que levem a redução da cavidade, como por exemplo o uso de nitratos, levam a redução do consume de oxigênio.

            A tensão e consume de oxigênio miocárdicos também são diretamente proporcionais a pressão  sistólica e condições como a estenose aórtica ou a hipertensão arterial aumentam o consume de oxigênio , enquanto a terapia anti hipertensiva reduz o consume de oxigênio miocárdico.

            Finalmente a espessura da parede ventricular é inversamente proporcional a tensão da parede. Portanto a hipertrofia concêntrica é um mecanismo compensatório para a redução do consume de oxigênio em condições de sobrecarga pressórica.

            O Segundo maior determinante do consume de oxigênio pelo miocárdio é a freqüência cardíaca. Com o aumento da freqüência, aumenta o número de contrações e a quantidade de ATP consumida por minuta também aumenta, aumentando a demanda de oxigênio. Reduzindo-se a freqüência cardíaca, como durante o uso de drogas beta bloqueadoras ocorre redução do gasto de ATP e por conseguinte de oxigênio.

            O estado inotrópico é o terceiro maior determinante. Catecolaminas e drogas inotrópicas aumentam a força de contração e o consumo de oxigênio. Inotrópicos negativos como os beta bloqueadores  reduzem o consume de oxigênio também por esse mecanismo.

                 Conclusão

                  No coração normal, mecanismos de auto regulação ajustam o tônus vascular, mantendo um equilíbrio entre fluxo coronariano e demanda de oxigênio miocárdico. Na ausência de doença obstrutiva coronariana, os mecanismo regulatórios mantém um fluxo constante até o limite mínimo de 60 mmHg de pressão diastólica na raiz da aorta. Na presença de doença aterosclerótica avançada, a queda da pressão de perfusão distal a lesão associada a disfunção do endotélio na região da lesão, levam a um desequilíbrio  entre o suprimento disponível de sangue e oxigênio e a demanda metabólica miocárdica.

 

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Livro virtual -  Dr. Reinaldo Mano

Último Update: 01 de abril de 2010

1º Edição deste capítulo em junho de 1999