Prática 1 Cardiograma de Tração do Sapo: Estudo das Propriedades Elementares do Miocárdio. Ac. Mauro de Deus Passos - Monitor de Disciplina Ac. Rodrigo César e Silva - Monitor de Disciplina Prof. Dr. Luiz F. Junqueira Jr. - Professor e Coordenador de Disciplina Prof. Hervaldo Sampaio Carvalho - Professor de Disciplina Prof. Paulo César de Jesus - Professor de Disciplina

OBJETIVO
GENERALIDADES
PROTOCOLO EXPERIMENTAL

Material
Preparação do Experimento
Procedimentos e Breves Comentários

Verificação do automatismo
Verificação da excitabilidade
Verificação da condutibilidade
Verificação da contratilidade

Objetivo

Esta prática objetiva demonstrar e analisar aspectos das quatro propriedades fundamentais do miocárdio, três de natureza eletrofisiológica - automatismo, condutibilidade e excitabilidade, e duas de natureza mecânica - contratilidade e relaxamento.

Generalidades

O coração do sapo consta de um ventrículo único, do bulbo arterial que sai do ventrículo, de duas aurículas separadas por um septo, e de um seio venoso no qual desembocam as veias cavas. O bulbo arterial bifurca-se em dois vasos calibrosos: um esquerdo, que origina a carótida primitiva esquerda, a artéria pulmo-cutânea e a artéria intestinal primitiva; o vaso direito tem ramificações semelhantes, mas o ramo maior toma o nome de aorta primitiva e provê a irrigação dos órgãos urogenitais, dos membros inferiores e de outros órgãos.

O sangue venoso, por meio das veias cavas, desemboca no seio venoso e daí na aurícula direita, de onde vai ao ventrículo único. O sangue arterializado ou oxigenado provém dos pulmões e da pele, atingindo a aurícula esquerda e depois o ventrículo. Os sangues arterial e venoso lançam-se, pois, no único ventrículo, porém não se misturam senão em proporções mínimas. Quando o ventrículo se contrai, o sangue passa para o bulbo arterial e distui-se para os vasos periféricos. Existe um controle de resistência ao fluxo nos circuitos venoso e arterial que determina a passagem de sangue venoso e de sangue arterial em tempos diferentes, de modo a não se misturarem no interior do ventrículo único.

O coração do sapo é utilizado para o estudo das propriedades do miocárdio por sua simplicidade estrutural e funcional e pela praticidade de manipulação experimental, o que permite a fácil demonstração prática destas.

• Automatismo (Cronotropismo) - Diz respeito a capacidade de o coração gerar seus próprios estímulos elétricos, independentemente de influências extrínsecas ao órgão. No entanto, o automatismo pode ser modificado por diversos fatores, adaptando a freqüência de contração do coração as necessidades fisiológicas ou alterando-se em situações patológicas. Os fatores que exercem influência mais importante sobre o automatismo são a atividade do sistema nervoso autônomo, os íons plasmáticos, a temperatura e a irrigação coronariana. Os estímulos responsáveis pela excitação automática do miocárdio podem nascer em qualquer parte do coração. Certas regiões (zonas de marcapasso), no entanto, possuem a capacidade de gerar estímulos de forma especial, fazendo-o com uma freqüência própria e mais elevada que aquela das demais regiões do coração, devido à sua diferenciação morfo-funcional e consequente peculiaridade eletrofisiológica (tecido nodal). A zona de automatismo que possui a freqüência de descarga mais rápida comanda a ativação elétrica cardíaca, submetendo a excitação de todo o coração ao seu próprio ritmo, pelo que é denominada de marca-passo do coração, representado pelo nodo sinusal.

• Condutibilidade (Dromotropismo) - Diz respeito a condução do processo de ativação elétrica por todo o miocárdio, numa seqüência sistematicamente estabelecida, à qual se segue a contração do coração como um todo. O estímulo elétrico gerado no nodo sinusal (marca-passo natural) segue pela musculatura atrial e pelos feixes internodais atingindo o nodo átrioventricular, de onde emerge penetrando no feixe de His para espalhar-se pelo tecido de condução intraventricular representado pelos ramos e sub-ramos direito e esquerdo deste feixe. Este complexo morfo-funcional gerador e condutor do estímulo elétrico cardíaco é, pois, denominado tecido excito-condutor.

• Excitabilidade (Batmotropismo) - É a capacidade que tem o miocárdio de reagir quando estimulado, reação esta que se extende por todo o órgão. Isto é, ativando-se um ponto, todo o órgão responde. Cada uma das respostas às ativações regulares do marcapasso constitui uma sístole cardíaca. Quando qualquer outro ponto, que não o marcapasso natural, consegue excitar o coração, a resposta extra chama-se extrassístole. A ocorrência de extrassístoles demonstra, pois, a extraordinária capacidade de excitação do miocárdio, que pode constituir-se em fenômeno puramente fisiológico ou em manifestação de condições patológicas que acometem o coração.

• Contratilidade (Inotropismo) - É a propriedade que tem o coração de se contrair ativamente como um todo único, uma vez estimulada toda a sua musculatura, o que resulta no fenômeno da contração sistólica. Assim, o coração funciona uniformemente, como um sincício. Também o grau de contratilidade pode ser modificado por diversos fatores, intrínsecos e extrínsecos ao coração, com resultante aumento (efeito inotrópico positivo) ou diminuição (efeito inotrópico negativo) da força de contração. Mas, em qualquer caso, o miocárdio sempre responde obedecendo a lei do tudo-ou-nada: ou responde com uma contração máxima ou não responde, em reação a um estímulo; em outras palavras, sempre que se contrai o faz ao máximo, embora a força máxima de contração possa variar em diferentes batimentos, segundo circunstâncias funcionais.

• Distensibilidade (Lusitropismo) - Diz respeito a capacidade de relaxamento global que tem o coração, uma vez cessada sua estimulação elétrica e, em decorrência, terminado o processo de contração, o que determina o fenômeno do relaxamento diastólico. O relaxamento do coração também é um processo ativo, dependente de gasto energético e de ações iônicas e enzimáticas específicas.

Protocolo Experimental

Material

• Diversos: estilete, pinças, tesouras, bisturi, agulhas, linha, algodão, gase, vidraria e outros.
• Mesa de fixação de pequenos animais para atos cirúrgicos.
• Transdutor de tensão: aparelho utilizado para transformar o movimento de contração e relaxamento do coração em sinais elétricos para registro. O transdutor é composto de um cilindro que desliza no interior de orifícios existentes em duas placas metálicas paralelas. Esse movimento cria um campo magnético variável nas placas, que por sua vez gera um campo elétrico.
• Polígrafo: aparelho para registros gráficos fisiológicos em papel apropriado. Usam-se, neste experimento, duas penas desse aparelho. Uma registra o tempo e o início de cada manobra,enquanto a outra registra as ondas causadas pelas contrações cardíacas.
• Estimulador elétrico para estimulação de nervo.
• Drogas e substâncias: soro fisiológico ou solução de Ringer, água quente e fria, acetilcolina, adrenalina.

Preparação do Experimento

• Imobilizar o sapo por meio da secção do tronco cerebral com estilete. Este é o método que se emprega para anestesiar o sapo. O estilete é introduzido ao nível do espaço intervertebral atlanto-occiptal para seccionar o tronco encefálico destruindo a medula oblonga, o que interrompe as aferências das sensações dolorosas, bem como as eferências motoras. O animal estará pronto para o experimento quando apresentar total relaxamento ou atonia dos seus quatro membros, e não mais responder reflexamente a estímulos dolorosos induzidos nos mesmos por meio de um pinçamento (Figura 1 - esquerda).
• Prender o animal em decúbito dorsal na mesa apropriada, fixando seus quatro membros com cordão.
• Abrir o tórax e expor o coração, extirpando o esterno e cortando amplamente o saco pericárdico. Observar a contração e o relaxamento regulares do coração, e primeiramente com ele em sua posição normal e depois estando rebatido para trás, identifique o bulbo arterial, os átrios e o ventrículo. Após sua remoção do saco pericárdico, manter o coração sempre umedecido pelo gotejamento de soro fisiológico ou de solução de Ringer (Figura 1 - centro e direita).
• Isolar o nervo vago: com o membro anterior esquerdo bem extendido e fixado, identificar o oco axilar e, por debaixo do tronco váculo-nervoso principal do membro, localizar o tendão nacarado (esbranquiçado). Próximo a linha mediana do torax, por cima do tendão, correm um vaso e um fino nervo nas bordas de uma massa muscular. Este é o nervo vago, que deve ser mantido isolado passando um fio de linha sob o mesmo. Para certeza de que o nervo isolado é mesmo o vago, estimular eletricamente o mesmo e observar visualmente o efeito sobre a frequência dos batimentos cardíacos, que em caso positivo deverá sofrer acentuada redução (bradicardia) ou até mesmo paralização (parada cardíaca por inibição da atividade sinusal).
• Elevar a ponta do coração delicadamente com os dedos e trespassá-la cuidadosamente com um fio de linha por meio de uma agulha curva de sutura, o qual deverá ser esticado verticalmente, mantendo suspenso o coração, e então amarrado ao transdutor de tensão que está conectado ao polígrafo tendo como intermediário um amplificador de sinais.
• Regular a sensibilidade do amplificador do polígrafo para obtenção de boa excurção da pena registradora (2-3 cm), para clara identificação das ondas de atividade mecânica do coração. Identificar e individualizar estas deflexões mecânicas no traçado, as quais representam sequencialmente, de baixo para cima, as contrações do seio venoso, dos átrios conjuntamente, e do ventrículo único.

Figura 1: Imobilização do sapo, Abertura do torax e Exposição do coração

Verificação do Automatismo

1. Observar a origem da sequência de contração do coração e inferir onde situa-se o seu marcapasso natural (nodo sinusal). Para tanto, identificar o local que ao ser submetido a alteração de temperatura induzida pelo contato de um tubo contendo água gelada ou água quente, resulta em modificação da frequência cardíaca.

2. Verificar a frequência cardíaca basal (em batimentos por minuto), observada em situação controle (Figura 2), e a frequência cardíaca na vigência de estímulo da região do nodo sinusal com um tubo contendo água gelada (bradicardia) e com outro contendo água quente (taquicardia) (Figura 3 - esquerda e direita).

Figura 2: Freqüência Cardíaca Basal (70 - 80 bpm)

Figura 3: Discretas elevação e redução transitórias da freqüência cardíaca, respectivamente,
pelo aquecimento (esquerda) e pelo esfriamento (direita) do nodo sinusal

A queda da temperatura implica em diminuição do metabolismo das fibras cardíacas, da permeabilidade das membranas aos íons excitatórios e ao potássio, o que dificulta o desencadeamento de potenciais de ação no miocárdio. Já a elevação da temperatura tem efeito oposto. O metabolismo da fibras, a permeabilidade das membranas e, consequentemente, a excitabilidade aumentam. O que acontecerá com a frequência cardíaca nessas duas situações?

3. Estimular o nervo vago com estímulos elétricos, variando sua freqüência, intensidade e duração, por períodos variáveis de tempo e verificar a redução da freqüência cardíaca, a suspensão dos batimentos e o surgimento de batimentos de escape a persistente estimulação vagal (escape vagal) (Figura 4).

Figura 4: Redução da freqüência cardíaca resultante da estimulação vagal por tempo variado,
com surgimento de batimentos de escape

No coração as terminações dos nervos parassimpáticos dirigem-se principalmente aos nodos sinusal e atrioventricular. Uma parte bem menor vai aos músculos atrial e ventricular. Quando da estimulação destes nervos, é liberado o neurotransmissor acetilcolina (Ach) nas junções sinápticas nicotínica e muscarínica, fato que ocasiona dois efeitos principais sobre o coração: a freqüência de descarga do nodo sinusal e a velocidade de condução do potencial de ação através das fibras átrioventriculares são reduzidas. Se a estimulação for suficientemente intensa, pode ocorrer parada sinusal ou bloqueios de graus variados da condução do estímulo pelo nodo átrio-ventricular.

Sabendo-se que a acetilcolina aumenta a permeabilidade da membrana das fibras cardíacas ao íon potássio, tente explicar os efeitos acima descritos.

Quando ocorre uma estimulação muito forte que faz cessar totalmente a contração do músculo cardíaco, desencadeia-se uma reação de escape ao controle vagal, conhecida como escape vagal. Seis mecanismos principais explicam o escape vagal: surgimento de focos ideo-ventriculares, depleção e metabolização da Ach, liberação de adrenalina pela medula adrenal, adaptação sináptica à Ach, atuação dos reflexos barorreceptor e de Bainbridge. Procure entender cada um destes mecanismos.

4. Pingar sobre o seio venoso, algumas gotas de uma solução de adrenalina (Figura 5 - esquerda).

5. Pingar também sobre o seio venoso, após lavá-lo com Ringer ou soro fisiológico, algumas gotas de
acetilcolina (Figura 5 - direita).

Figura 5: Elevação e redução da freqüência cardíaca induzidas, respectivamente,
pela instilação de adrenalina (esquerda) e de acetilcolina (direita) sobre o nodo sinusal

A adrenalina e nor-adrenalina são drogas simpaticominéticas, isto é, mimetizam a ação da atividade simpática quando aplicadas farmacologicamente no organismo. Seu mecanismo básico de atuação é o aumento da permeabilidade das membranas das fibras cardíacas aos íons excitatórios Ca⁺² e Na⁺. Sendo assim, o que se espera que aconteça com a freqüência cardíaca e com a amplitude das contrações cardíacas frente a um estímulo adrenérgico induzido pela administração de uma dessas catecolaminas?

A acetilcolina é uma droga parassimpaticomimética, com efeitos antagônicos aos da adrenalina e nor-adrenalina. A perfusão de Ach no tecido excito-condutor provoca efeitos semelhantes, mas muito menos intensos, aos da estimulação vagal, pelos motivos colocados no item 3. Logo, como deve ser a resposta da frequência cardíaca ao estímulo colinérgico?

(A ser completado)