Resistência Vascular, Fluxo e Pressão Arterial Média

O sangue flui pelo coração, artérias, capilares e veias num circuito fechado e contínuo. Fluxo é o movimento de volume por unidade de tempo. O fluxo é afetado pelo gradiente de pressão e pela resistência que o fluido encontra entre 2 pontos. A resistência vascular é a oposição ao fluxo, causada principalmente pela fricção do sangue contra as paredes dos vasos. A resistência vascular está diretamente relacionada com o diâmetro do vaso (vasos menores têm maior resistência). A pressão arterial média (PAM) é a pressão arterial sistémica média e está diretamente relacionada com o débito cardíaco (DC) e a resistência vascular sistémica (RVS). A RVS e a PAM são afetadas pela anatomia vascular, bem como por uma série de fatores locais e neuro-humorais.

Última atualização: Jul 28, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Fluxo, Pressão e Resistência nos Vasos Sanguíneos

Descrição geral

  • O sangue flui pelo coração, artérias, capilares e veias num circuito fechado e contínuo.
  • O fluxo sanguíneo refere-se ao movimento de um determinado volume de sangue através da vasculatura durante uma determinada unidade de tempo (por exemplo, mL por minuto).
  • A hemodinâmica refere-se aos princípios físicos que regem o fluxo sanguíneo, que são:
    • O gradiente de pressão entre 1 ponto e outro
    • Resistência dos vasos

Lei de Ohm

A lei de Ohm é uma fórmula básica importante na física. Pode ser usada uma derivação da lei de Ohm para calcular o fluxo sanguíneo.

  • Lei de Ohm: I = V / R:
    • Corrente (I) = fluxo de partículas carregadas
    • Tensão (V) = a diferença na concentração de partículas carregadas em 2 pontos diferentes
    • Resistência (R) = oposição ao fluxo da corrente
  • A corrente (fluxo de eletrões) num sistema fechado é diretamente proporcional à voltagem e inversamente proporcional à resistência dentro do sistema.
$$I= \frac{V}{R}$$
  • Lei de Ohm aplicada ao sistema cardiovascular: F = ΔP / R:
    • Fluxo (F) = fluxo sanguíneo através de um vaso
    • Gradiente de pressão (ΔP) = mudança na pressão entre 2 pontos diferentes (ou seja, ΔP = P1 – P2)
    • Resistência (R) = oposição ao fluxo sanguíneo
$$F= \frac{\Delta P}{R}$$

Fluxo

Fluxo: o volume de fluido que passa por um ponto por unidade de tempo:

  • Causado por um ΔP entre 2 pontos (não há fluxo sem um ΔP)
  • 2 tipos de fluxo: laminar e turbulento
  • Fluxo laminar:
    • Vasos de parede lisa permitem um fluxo suave através do tubo
    • O fluxo é mais rápido no centro do vaso (menos atrito) e mais lento contra as paredes (mais atrito).
    • Resulta em “camadas” cilíndricas de diferentes taxas de fluxo
    • Característica de vasos saudáveis
  • Fluxo turbulento:
    • Redemoinho irregular ou rotação do fluido no vaso
    • Resulta num ↑ contacto com as paredes do vaso → ↑ atrito → ↑ resistência
    • → ↓ Fluxo num determinado ΔP (em comparação ao fluxo laminar)
    • Ocorre quando há:
      • Muita pressão para um determinado vaso
      • Uma oclusão no vaso
    • Um vaso aterosclerótico causa um fluxo turbulento.

Resistência

Resistência: forças opostas ao fluxo:

  • Surge do atrito entre o sangue em movimento e as paredes dos vasos
  • Equação para resistência contra o fluxo laminar: R = (8 x viscosidade x comprimento) / πr4
    • R = resistência
    • Viscosidade = espessura do sangue
    • Comprimento = comprimento dos vasos
    • r = raio do vaso
  • Viscosidade:
    • A espessura do sangue
    • Devido principalmente a:
      • Número de eritrócitos
      • Níveis de albumina
      • Estado de hidratação
    • ↑ Viscosidade: devido a policitemia, hiperalbuminemia e desidratação
    • ↓ Viscosidade: devido a anemia, hipoalbuminemia e hidratação adequada
    • Relativamente estável dentro dos indivíduos: O corpo é incapaz de regular rapidamente o fluxo ajustando a viscosidade.
  • Comprimento dos vasos:
    • Quanto mais comprido for o vaso, maior será o atrito cumulativo encontrado
    • Cada vaso tem um comprimento razoavelmente fixo (sem capacidade de regulação).
  • Raio dos vasos:
    • Impacto significativo na resistência
    • Altamente regulado pelo músculo liso dentro das paredes dos vasos
    • = ↑ Raio do vaso → ↓ sangue em contacto com a parede do vaso → ↓ fricção → ↓ resistência geral → ↑ fluxo de sangue através do vaso
    • Vasoconstrição: ↓ raio
    • Vasodilatação: ↑ raio

Gradiente de pressão (ΔP)

ΔP: diferença de pressão entre 1 ponto e outro

  • Influencia a direção do fluxo sanguíneo (o sangue flui da alta pressão → baixa pressão)
  • Se o fluxo for constante (que o corpo tenta manter), a resistência do vaso ↑ (por exemplo, vasoconstrição) e leva a ΔP ↑.
  • Relevância clínica: vasos estreitos devido a doença aterosclerótica = ↑ pressão arterial
  • Tipos de ΔP fisiológico:
    • Sistémico: pressão arterial > pressão venosa
    • Local: pressão do vaso proximal > pressão do vaso distal
Pressão em função do fluxo e resistência

Pressão em função do fluxo e da resistência:
A pressão está diretamente relacionada com o fluxo e a resistência. Conforme o fluxo ou a resistência aumentam, a pressão aumenta proporcionalmente.
ΔP (gradiente de pressão) = R (resistência) x F (fluxo)

Imagem por Lecturio.

Capacitância

Capacitância: o quanto um vaso pode esticar sem aumentar significativamente a pressão:

  • Capacitância: C = ΔV / ΔP:
    • C: capacitância
    • ΔV: mudança no volume
    • ΔP: mudança na pressão
  • Capacitância venosa > capacitância arterial
  • 60 %–80% do volume total de sangue está na circulação venosa.

Velocidade

  • O sangue circula a grande velocidade.
  • A velocidade está inversamente relacionada com o raio do vaso sanguíneo (ou seja, a velocidade aumenta quando o diâmetro diminui).
  • Velocidade é diferente de fluxo:
    • Velocidade é uma unidade de distância por unidade de tempo.
    • O fluxo é uma unidade de volume por unidade de tempo.
    • Relevância clínica: a velocidade do sangue que se move através da válvula aumentará com uma válvula estenosada (diâmetro menor), mas o fluxo não.
  • Relação entre fluxo e velocidade:
    • Fluxo = velocidade x área do vaso ou via disponível para o sangue
    • Fluxo = velocidade x (πr 2 )
Relação entre fluxo e velocidade

A relação entre fluxo e velocidade:
A velocidade está inversamente relacionada com a área. Se o raio do cilindro (r) for reduzido a metade, a velocidade aumenta 4 vezes.
F: fluxo
V: velocidade
A: área
r: raio

Imagem por Lecturio.

Pressão Arterial Média (PAM)

Equações da pressão arterial média

Pressão arterial média é a pressão arterial sistémica média.

  • PAM = (DC x RVS) + PVC:
    • DC: débito cardíaco (volume sistólico x frequência cardíaca)
    • RVS: resistência vascular sistémica
    • PVC: pressão venosa central (perto de 0; muitas vezes desconsiderada)
  • Aproximada usando-se a pressão arterial sistólica (PAS) e pressão arterial diastólica (PAD):
    • Como o coração passa mais tempo na diástole do que na sístole, a PAD contribui mais para a PAM do que a PAS.
    • Equação: PAM ≅ [⅓ (PAS – PAD)] + PAD
Ciclo pam

Pressão arterial média intravascular ao longo do ciclo cardíaco
PAM: pressão arterial média
P: pressão
Sys: sistólica
Dias: diastólica

Imagem por Lecturio.

Fatores que afetam a PAM

A pressão arterial média é afetada principalmente pelo DC e RVS:

DC = frequência cardíaca x volume sistólico:

  • A frequência cardíaca é determinada por:
    • O sistema nervoso autónomo (regulador primário)
    • Outros fatores:
      • Hormonas da tiroide
      • Catecolaminas circulantes
      • Níveis de K+
      • Isquemia
  • O volume de ejeção é determinado principalmente por:
    • Inotropia: a força contrátil de cada batimento cardíaco
    • Pós-carga: a pressão que o ventrículo esquerdo precisa de superar para ejetar o sangue na aorta
    • Pré-carga: a quantidade que os ventrículos esticaram ou se encheram de sangue até o final da diástole, que é afetada por:
      • Complacência venosa (a quantidade de sangue que as veias podem conter)
      • Volume de sangue (afetado principalmente pela gestão renal do Na+ e H2O)

A resistência vascular sistémica é afetada principalmente por:

  • Anatomia vascular:
    • Disposição dos vasos em série ou em paralelo
    • Anatomia das paredes dos vasos
  • Fatores locais secretados pelas paredes dos vasos
  • Múltiplos fatores neuro-humorais
Fatores que afetam a pressão arterial média

Fatores que afetam a pressão arterial média
PAM: pressão arterial média
CO (sigla em inglês): débito cardíaco
SVR (sigla em inglês): resistência vascular sistémica
SV (sigla em inglês): volume de ejeção
HR (sigla em inglês): frequência cardíaca

Imagem por Lecturio.

Anatomia Vascular que Afeta a Pressão Arterial Média

A anatomia vascular tem efeitos significativos na RVS, que afeta diretamente a PAM.

Disposição dos vasos em série ou em paralelo

  • Circuitos em série:
    • O sangue corre pelos vasos sequencialmente; portanto, a resistência é aditiva ao longo de todo o vaso.
    • Exemplo: uma medida da resistência ao longo de um único caminho da aorta → grande artéria → arteríola → um único capilar
    • Resistência total (RT) = R1 + R2 + R3
  • Circuitos paralelos:
    • Vários caminhos estão disponíveis para o sangue quando os vasos se dividem.
    • A área total pela qual o sangue pode fluir está aumentada, mesmo que os vasos individuais tenham um diâmetro menor.
    • A resistência diminui com cada caminho disponível para o sangue seguir.
    • Exemplo: a resistência muda conforme o sangue se move para longe do coração:
      • O sangue flui da aorta (um único vaso) → todos os capilares na circulação sistémica (milhões de vias)
      • Área da secção transversal da aorta: aproximadamente 3-5 cm2
      • Área da secção transversal de todos os capilares combinados: aproximadamente 4.500-6.000 cm2
    • Resistência total para os vasos em paralelo: 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
  • Exemplo matemático:
    • Suponha: um circuito com 3 pontos de resistência, todos iguais a 10 unidades arbitrárias
    • Em série: RT = 10 + 10 + 10 = 30
    • Em paralelo: 1/RT = 1/10 + 1/10 + 1/10 → 1/RT = 3/10 → RT = 3,3
    • Se um 4º circuito for adicionado, a resistência aumenta para 40 em série e diminui para 2,5 em paralelo.
Circuito vascular

Esquerda: um circuito vascular em série com 3 pontos de resistência diferentes
À direita: um circuito vascular em paralelo

Imagem por Lecturio.

Anatomia das paredes dos vasos

Os vasos têm:

  • Diferentes funções em diferentes pontos do circuito. Por exemplo:
    • Atenuação do pulso: aorta
    • Distribuição de sangue pelo corpo: aorta, grandes artérias
    • Resistência (regula a pressão e o fluxo): pequenas artérias e arteríolas
    • Troca de gases, nutrientes e resíduos: capilares
    • Acumulação: vénulas
    • Capacitância (retenção do volume de sangue): vénulas, veias e veia cava
  • Diferentes quantidades de músculo liso na parede, dependendo da função
  • Diâmetros diferentes

Distribuição da pressão:

  • Conforme o sangue sai do coração e se move através do corpo, a pressão diminui continuamente até que o sangue volte ao coração → ΔP está a causar sempre um fluxo de sangue para a frente através do circuito
  • Nas artérias: as paredes são mais espessas/músculos mais lisos:
    • Proteção contra altas pressões
    • Capacidade de controlar o fluxo
  • Nos capilares:
    • Os leitos capilares funcionam como circuitos paralelos.
    • É criada uma resistência mínima, permitindo pressões mais baixas.
    • Não são necessários músculos de parede mais grossos para proteger contra altas pressões.
    • Paredes finas permitem as trocas gasosas.
    • A pressão é maior na extremidade da arteríola dos capilares do que nas vénulas → empurra o sangue através dos capilares
  • Nas veias:
    • Paredes mais finas permitem que as veias se estiquem (capacitância)
    • Pressões mais baixas
Respectivas pressões intraluminais

Respectivas pressões intraluminais: A pressão intraluminal diminui à medida que o sangue passa do sistema arterial para o venoso.

Imagem por Lecturio.

Fatores Locais que Afetam a Pressão Arterial Média

As células endoteliais que revestem os vasos sanguíneos podem secretar vários fatores que causam vasodilatação ou vasoconstrição. Mudar o raio do vaso muda a RVS, que muda a PAM.

Vasoconstrição

  • Ocorre principalmente pelo aumento dos níveis de cálcio intracelular (Ca2+), que é necessário para a contração do miofilamento (actina e miosina) dentro das células musculares.
  • Os fatores que causam ↑ Ca 2+ intracelular incluem:
    • Endotelinas
    • Tromboxanos
    • Angiotensina II
    • Trauma

Vasodilatação

  • Em última análise, ocorre devido a:
    • ↓ Níveis intracelulares de Ca2+
    • ↑ Atividade da fosfatase da cadeia leve da miosina (MLC, pela sigla em inglês) → leva ao ↑ desfosforilação da actina contraída → relaxamento
  • Produção de NO :
    • Sintetizado por:
      • Sintase endotelial de NO (eNOS, pela sigla em inglês) nas células endoteliais (modo primário de síntese)
      • Sintase neuronal de NO (nNOS, pela sigla em inglês) nos neurónios parassimpáticos
    • NO estimula a guanilil ciclase (GC)
    • GC converte o trifosfato de guanosina (GTP, pela sigla em inglês) → monofosfato de guanosina cíclico (cGMP, pela sigla em inglês)
    • cGMP → ↓ Ca2+ intracelular e ↑ atividade da fosfatase MLC → vasodilatação
  • Produção de prostaciclina :
    • Sintetizada por enzimas ciclooxigenase (COX)
    • ↑ Níveis de cAMP
    • cAMP → ↓ Ca2+ intracelular e ↑ atividade da fosfatase MLC → vasodilatação
  • Fatores que estimulam a produção de NO e / ou prostaciclina:
    • Acetilcolina
    • ATP
    • Substância P
    • Bradicinina
    • Trombina
    • Histamina
    • Endotoxinas bacterianas
    • Forças de cisalhamento
As vias químicas levam à produção de óxido nítrico

As vias químicas levam à produção de óxido nítrico, que, em última análise, causa relaxamento e vasodilatação da musculatura lisa.
GTP (sigla em inglês): trifosfato de guanosina
Gq: proteína gq
GC: guanilil ciclase
cGMP (sigla em inglês): monofosfato de guanosina cíclico
Ca2+ : cálcio

Imagem por Lecturio.

Visão Geral dos Fatores Neuro-humorais que Afetam a Pressão Arterial Média

Efeitos no sistema arterial

Fatores neuro -humorais podem afetar tanto o DC como a RVS e incluem:

  • Estimulação do SNA:
    • Estimulação simpática: ↑ DC e RVS → ↑ PAM
    • Estimulação parassimpática: ↓ DC e RVS → ↓ PAM
  • Reflexo do barorreceptor arterial: deteta as pressões e ajusta o DC para manter a homeostase da pressão arterial
  • Catecolaminas circulantes:
    • Secretadas no sangue pela medula adrenal
    • Efeito semelhante à estimulação simpática: ↑ DC e RVS → ↑ PAM
    • Hormonas:
      • Epinefrina
      • Norepinefrina
  • SRAA:
    • O principal mecanismo para controlar o Na+ e o nível de água corporal
    • Ativação do SRAA → ↑ retenção de Na+ e água pelos rins → ↑ volume sanguíneo → ↑ pré-carga → ↑ DC → ↑ PAM
  • Hormona antidiurética (ADH):
    • Secreção de ADH pela hipófise posterior → ↓ excreção de água → ↑ volume de sangue → ↑ DC → ↑ PAM
    • Adicionalmente, a ADH liga-se ao recetor no músculo liso vascular → vasoconstrição
  • Peptídeos natriuréticos:
    • Hormonas secretadas pelo coração que inibem o SRAA.
    • ↓ Retenção de Na+ e água pelos rins → ↓ volume sanguíneo → ↓ pré-carga → ↓ DC → ↓ PAM
    • Hormonas:
      • Peptídeo natriurético auricular: secretado pelos miócitos auriculares
      • Peptídeo natriurético cerebral: secretado pelos miócitos ventriculares

Efeitos no sistema venoso

Fatores neuro-humorais (principalmente através do SNA) podem afetar a capacitância venosa, que pode afetar a pré-carga e, como resultado, o DC e a PAM:

  • Venoconstrição → ↓ capacitância venosa → ↑ retorno venoso ao coração → ↑ pré-carga → ↑ DC → ↑ PAM
  • Venodilatação → ↑ capacitância venosa → ↓ retorno venoso ao coração → ↓ pré-carga → ↓ DC → ↓ PAM
Mudanças no tónus venoso e o efeito da capacitância

Mudanças no tónus venoso e o efeito na capacitância
VSMC (pela sigla em inglês): célula do músculo liso vascular

Imagem por Lecturio.

Relevância Clínica

As informações apresentadas a seguir explicam os fatores que determinam a pressão arterial e como o sangue se move por todo o corpo. Os tópicos básicos são críticos para entender como e porque é que o corpo se ajusta a diferentes situações de modo a manter a perfusão adequada.

  • Hipertensão: aumento crónico da pressão no sistema arterial. As pressões aumentadas são devido a vasos mais estreitos (ou seja, menor raio). As pressões podem causar danos aos capilares mais delicados, o que é especialmente problemático nos rins e nos olhos. Além disso, a hipertensão é um estado de pós-carga persistentemente aumentada, exigindo que o coração bombeie com mais força para ejetar o mesmo volume de sangue para manter as taxas de fluxo. Portanto, a hipertensão é um importante fator de risco para doenças cardíacas e doenças vasculares periféricas.
  • Hemorragia: perda excessiva de sangue, que resulta numa diminuição do volume sanguíneo e leva a ↓ pré-carga, ↓ volume de ejeção, ↓ débito cardíaco, ↓ PAM e, como resultado, ↓ perfusão para órgãos vitais. Para manter a perfusão, o corpo tenta aumentar a PAM aumentando o DC através de aumentos na frequência cardíaca e contractilidade, e pela vasoconstrição para aumentar a RVS. Fluidos intravenosos e/ou transfusões de sangue podem ajudar a restaurar o volume sanguíneo.

Referências

  1. Mohrman, D. E., & Heller, L. J. (2018). Overview of the cardiovascular system. Cardiovascular physiology, 9e (). New York, NY: McGraw-Hill Education. Retrieved from accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?aid=1153946098
  2. Mohrman, D. E., & Heller, L. J. (2018). Vascular control. Cardiovascular physiology, (9e). New York, NY: McGraw-Hill Education. Retrieved from accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?aid=1153946722
  3. Mohrman, D. E., & Heller, L. J. (2018). Regulation of arterial pressure. Cardiovascular physiology, 9e (). New York, NY: McGraw-Hill Education. Retrieved from accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?aid=1153946898
  4. Baumann, B. M. (2016). Systemic hypertension. In J. E. Tintinalli, J. S. Stapczynski, O. J. Ma, D. M. Yealy, G. D. Meckler & D. M. Cline (Eds.), Tintinalli’s emergency medicine: A comprehensive study guide, 8e (). New York, NY: McGraw-Hill Education. Retrieved from accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?aid=1121496251
  5. Klabunde R. E. (2021). Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved 10 June 2021, from https://www.cvphysiology.com/
  6. Saladin, K. S., Miller, L. (2004). Anatomy and physiology. (3rd Ed. Pp. 753–760).

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