Como o coração e os pulmões trabalham juntos

Em 1616, no Royal College of Physicians, em Londres, William Harvey colocou um torniquete de couro no antebraço nu de um voluntário e pressionou as veias inchadas. Ele estava demonstrando algo que parece simples demais para ter importância: que o sangue venoso se move em uma única direção, de volta ao coração e nunca para longe dele. Deslize um dedo ao longo de uma veia saliente em direção à mão, e o vaso permanece vazio; o sangue não vai fluir para trás para reabastecê-lo. Doze anos depois, em 1628, Harvey publicou o argumento completo em Frankfurt, sob o título De Motu Cordis (Sobre o Movimento do Coração), e a medicina ocidental nunca mais foi a mesma.

O que torna a cena notável é aquilo que ela substituiu. Por cerca de mil e quinhentos anos, médicos instruídos acreditavam em algo inteiramente diferente sobre o sangue, e o experimento discreto de Harvey, com uma tira de couro, foi suficiente para começar a derrubar todo o edifício. Para entender por que sua demonstração foi importante, e para compreender o sistema de órgãos dentro do seu próprio peito, comece pelo que os médicos entenderam errado por tanto tempo.

No que os médicos acreditavam antes de Harvey

Antes de 1628, a medicina europeia se baseava em um modelo herdado do médico grego Galeno, que havia praticado no segundo século e cuja autoridade permaneceu praticamente inquestionada pelos mil e quinhentos anos seguintes. No quadro de Galeno, o sangue não era bombeado em um circuito de forma alguma. O fígado fabricava continuamente sangue novo a partir do alimento digerido, e esse sangue se infiltrava lentamente para fora pelo corpo, numa espécie de maré de mão única, em que os tecidos o consumiam do mesmo modo que o fogo consome a lenha. O sangue era produzido, gasto e produzido novamente. Para explicar como o sangue passava do lado direito do coração para o esquerdo, Galeno propôs poros invisíveis na parede muscular entre as câmaras.

O movimento decisivo de Harvey não foi anatômico, mas aritmético. Ele estimou quanto sangue o coração ejeta a cada batimento e multiplicou pelo número de batimentos em uma hora, e o total resultou em algo imensamente maior do que o corpo poderia fabricar a partir do alimento nesse tempo. O fígado simplesmente não conseguiria produzir sangue rápido o bastante para ser consumido e descartado nesse ritmo. A única explicação que se encaixava nos números era que o mesmo sangue deveria percorrer um circuito fechado, retornando ao coração repetidas vezes. A demonstração com o torniquete forneceu então a evidência visível: as válvulas das veias permitem o fluxo em apenas uma direção, em direção ao coração, exatamente como um sistema de recirculação exige.

Quatro câmaras, duas bombas fundidas em uma só

O órgão que Harvey descrevia é mais bem compreendido não como uma única bomba, mas como duas bombas fundidas em uma só peça de músculo. O coração humano tem quatro câmaras, e uma parede muscular espessa chamada septo interventricular percorre o seu centro, mantendo o lado direito e o lado esquerdo completamente separados. Essa separação é justamente o ponto, porque cada lado atende a um circuito diferente.

O lado direito do coração recebe o sangue que já entregou seu oxigênio ao corpo e agora está escuro de dióxido de carbono. Ele empurra esse sangue desoxigenado através dos pulmões e de volta, um circuito curto conhecido como circulação pulmonar. O lado esquerdo recebe o sangue recém-oxigenado que retorna dos pulmões e o empurra para todo o corpo, do cérebro até os dedos dos pés, um circuito muito mais longo conhecido como circulação sistêmica. Como o lado esquerdo precisa impulsionar o sangue por todo o corpo contra uma resistência muito maior, sua parede muscular é consideravelmente mais espessa que a do lado direito.

Os dois circuitos funcionam em série, um depois do outro, como duas voltas de um oito que compartilham o coração como ponto de cruzamento. Cada gota de sangue passa por ambos, alternando sem fim entre captar oxigênio nos pulmões e entregá-lo nos tecidos.

Quatro válvulas e o som do batimento cardíaco

Para que duas bombas mantenham o sangue avançando e nunca o deixem refluir, o coração precisa de válvulas, e ele tem quatro delas, cada uma um portão de mão única. Duas válvulas ficam entre os átrios (as câmaras receptoras superiores) e os ventrículos (as câmaras inferiores de bombeamento): a válvula tricúspide à direita e a válvula mitral à esquerda. Outras duas válvulas guardam as saídas dos ventrículos, por onde o sangue deixa o coração: a válvula pulmonar, pela qual o ventrículo direito ejeta o sangue em direção aos pulmões, e a válvula aórtica, pela qual o ventrículo esquerdo ejeta o sangue para a aorta e para fora, rumo ao corpo.

Essas quatro válvulas são a origem do batimento cardíaco familiar que você consegue ouvir com um estetoscópio. O ritmado tum-tá não é o músculo se contraindo; é o som das válvulas se fechando bruscamente. O primeiro som, o tum, é o fechamento das válvulas tricúspide e mitral quando os ventrículos começam a se contrair, e o segundo som, o tá, é o fechamento das válvulas pulmonar e aórtica quando os ventrículos relaxam. Quando um médico ausculta em busca de um sopro cardíaco, ele está procurando o suave assobio do sangue vazando na direção errada por uma válvula que já não veda direito.

Seguindo uma única gota pelos dois circuitos

Acompanhar uma única gota de sangue por todo o circuito faz com que toda a circulação fechada se encaixe no lugar. Comece no átrio direito, onde o sangue escuro e pobre em oxigênio chega vindo do corpo. Ele desce pela válvula tricúspide até o ventrículo direito, que se contrai e o empurra pela válvula pulmonar para fora, rumo aos pulmões. Nos pulmões, o sangue se carrega de oxigênio e elimina o dióxido de carbono, depois retorna, agora vermelho vivo, ao átrio esquerdo. Dali ele cai pela válvula mitral até o ventrículo esquerdo, a câmara mais poderosa, que se contrai com força e impulsiona o sangue pela válvula aórtica para dentro da aorta. Da aorta, ele se ramifica por todo o corpo, entregando oxigênio a cada tecido, antes de drenar de volta, escuro novamente, para o átrio direito, onde a jornada começou.

Trace esse caminho uma vez e você terá compreendido a dupla circulação fechada que Harvey publicou em 1628: do coração direito aos pulmões, ao coração esquerdo, ao corpo e de volta, o mesmo sangue recirculando sem fim, exatamente como sua aritmética exigia.

O ciclo de um único batimento e a faísca que dita o ritmo

Cada batimento cardíaco não é uma única contração, mas um ciclo coordenado em três estágios. Primeiro vem a sístole atrial, na qual os dois átrios se contraem e completam o enchimento dos ventrículos com um empurrão final de sangue. Depois vem a sístole ventricular, na qual os ventrículos se contraem com força e ejetam o sangue para os pulmões e para o corpo. Por fim vem a diástole, a fase de repouso, na qual todas as quatro câmaras relaxam e se reabastecem, prontas para o próximo batimento. O sincronismo das válvulas, abrindo e fechando em sequência, é o que impede esse ciclo de jamais correr para trás.

O que mantém o ritmo constante é um pequeno trecho de tecido especializado na parede do átrio direito chamado nó sinoatrial, identificado em 1907 pelos anatomistas Arthur Keith e Martin Flack. O nó sinoatrial é o marca-passo natural do coração. Ele dispara um impulso elétrico por conta própria, sem nenhum sinal vindo do cérebro, e esse impulso se espalha pelo músculo cardíaco em uma onda ordenada, ordenando que os átrios se contraiam primeiro e os ventrículos uma fração de segundo depois. É por isso que um coração retirado do corpo, ou transplantado para outra pessoa, pode continuar batendo: a faísca vem de dentro do próprio músculo.

Trezentos milhões de minúsculos sacos e a hemoglobina que transporta a carga

O coração é apenas metade da parceria. A outra metade é o par de pulmões, onde de fato ocorre a troca de gases, e a elegância dos pulmões está em sua impressionante área de superfície compactada em um espaço pequeno. Lá no fundo, as vias aéreas se ramificam e se ramificam de novo até terminarem em microscópicos sacos de ar chamados alvéolos, dos quais o pulmão adulto contém entre 300 e 500 milhões. Sua área de superfície combinada chega a cerca de 70 metros quadrados, mais ou menos a área de um pequeno apartamento conjugado, toda dobrada dentro do seu peito. A membrana que separa o ar de um alvéolo do sangue no capilar vizinho é espantosamente fina, de apenas cerca de 0,5 a 1 micrômetro, o que permite que o oxigênio passe para o sangue e o dióxido de carbono passe para o outro lado.

Assim que o oxigênio cruza para o sangue, ele precisa de um mensageiro, porque não se dissolve bem no plasma puro. Esse mensageiro é a hemoglobina, a proteína rica em ferro que preenche os glóbulos vermelhos e lhes dá cor. Cada glóbulo vermelho carrega aproximadamente 270 milhões de moléculas de hemoglobina, e cada molécula é formada por quatro subunidades, cada uma das quais contém um grupo heme capaz de se ligar a uma única molécula de oxigênio. A parte engenhosa é que esses quatro sítios cooperam: quando a primeira molécula de oxigênio se liga, ela remodela sutilmente a proteína e faz com que os sítios seguintes se liguem com mais facilidade. Essa ligação cooperativa é a razão pela qual um gráfico da saturação de oxigênio da hemoglobina em função da pressão de oxigênio tem o formato de S, ou sigmoide, em vez de uma linha reta, e o formato não é uma mera curiosidade, pois permite que a hemoglobina capte oxigênio avidamente nos pulmões, onde ele é abundante, e o libere generosamente nos tecidos, onde ele é escasso.

Vinte e cinco trilhões de mensageiros e o mito do sangue azul

A escala da frota de entrega é difícil de imaginar. O corpo adulto contém cerca de 25 trilhões de glóbulos vermelhos, mais de três vezes o número de estrelas da galáxia Via Láctea, e eles estão sendo constantemente substituídos. Cada célula é um disco bicôncavo, com depressões nos dois lados como um pequeno donut sem o buraco, com cerca de 7 a 8 micrômetros de diâmetro, estreito o suficiente para que a célula se dobre e passe espremida pelos menores capilares do corpo em fila única, pressionando sua membrana contra a parede do vaso para que o oxigênio tenha a menor distância possível a percorrer até os tecidos.

É também daqui que vem um dos mitos mais resistentes da infância. As crianças costumam ouvir que as veias carregam sangue azul, e o dorso da sua própria mão parece comprovar isso, já que as veias ali parecem nitidamente azuladas. O sangue lá dentro, porém, não é azul e nunca foi. O sangue venoso desoxigenado é de um vermelho mais escuro e mais opaco que o escarlate vivo do sangue arterial, mas continua inequivocamente vermelho. O tom azulado é um truque da luz: a pele e os tecidos dispersam e absorvem mais os comprimentos de onda vermelhos, que são mais longos, do que os azuis, que são mais curtos, de modo que a luz que volta para o seu olho a partir de uma veia abaixo da superfície fica deslocada para o azul. Corte uma veia e o sangue é vermelho, não azul.

Por que vale a pena entender esse sistema

Há uma razão séria para que essa anatomia faça parte de qualquer currículo. A doença cardiovascular é, há décadas, a principal causa de morte no mundo, matando cerca de 18 milhões de pessoas por ano, segundo a Organização Mundial da Saúde. Ataques cardíacos, derrames e insuficiência cardíaca são, no fundo, falhas justamente daquela parceria que Harvey mapeou pela primeira vez em 1628: uma artéria coronária bloqueada de modo que o músculo cardíaco passa fome, um vaso no cérebro obstruído de modo que o tecido além dele morre, um coração enfraquecido demais para manter o circuito em movimento. Entender como o sistema deveria funcionar é o primeiro passo para entender como ele falha.

Pontos principais

O coração e os pulmões formam uma dupla circulação fechada, comprovada pela primeira vez por William Harvey em 1628, quando sua aritmética mostrou que o corpo não conseguiria fabricar sangue rápido o bastante para que o antigo modelo de mão única de Galeno fosse verdadeiro. O coração é como duas bombas fundidas em um só órgão, separadas pelo septo interventricular: o lado direito impulsiona o sangue desoxigenado pelos pulmões na circulação pulmonar, e o lado esquerdo, de parede mais espessa, impulsiona o sangue oxigenado pelo corpo na circulação sistêmica, com quatro válvulas de mão única mantendo o fluxo para frente e produzindo o familiar tum-tá. Cada batimento percorre a sístole atrial, a sístole ventricular e a diástole, no ritmo ditado pelo nó sinoatrial, que dispara por conta própria no átrio direito. A troca de gases acontece através de 300 a 500 milhões de alvéolos, cuja superfície combinada rivaliza com um pequeno apartamento e cuja membrana tem menos de um micrômetro de espessura, e o oxigênio é então transportado pela hemoglobina, com quatro sítios de ligação cooperativos por molécula, o que produz a curva de saturação sigmoide que carrega oxigênio nos pulmões e o descarrega nos tecidos. Cerca de 25 trilhões de glóbulos vermelhos, cada um moldado para passar espremido por um capilar em fila única, transportam essa carga, e, embora o sangue venoso pareça azul através da pele, ele nunca passa de um vermelho mais escuro. Como a doença cardiovascular continua sendo a maior causadora de mortes no mundo, com cerca de 18 milhões de mortes por ano, isto não é anatomia abstrata, mas a descrição funcional do sistema do qual sua vida depende.