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FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO PROFESSOR Dr. Felipe Natali Almeida 2 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO DIREÇÃO UNICESUMAR Reitor Wilson de Matos Silva, Vice-Reitor Wilson de Matos Silva Filho, Pró-Reitor de Administração Wilson de Matos Silva Filho, Pró-Reitor de EAD William Victor Kendrick de Matos Silva, Presidente da Mantenedora Cláudio Ferdinandi. NEAD - NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Diretoria Executiva de Ensino Janes Fidélis Tomelin Diretoria Operacional de Ensino Kátia Coelho, Diretoria de Planejamento de Ensino Fabrício Lazilha, Direção de Operações Chrystiano Mincoff, Direção de Polos Próprios James Prestes, Direção de Desenvolvimento Dayane Almeida, Direção de Relacionamento Alessandra Baron, Head de Produção de Conteúdos Celso L. Filho, Gerência de Produção de Conteúdo Diogo R. Garcia, Gerência de projetos especiais Daniel F. Hey, Supervisão do Núcleo de Produção de Materiais Nádila de Almeida Toledo, Coordenador(a) de Conteúdo Mara Cecilia Rafael Lopes, Projeto Gráfico José Jhonny Coelho, Editoração Humberto Garcia da Silva, Designer Educacional Ana Claudia Salvadego e Nayara Valenciano, Revisão Textual Felipe Veiga da Fonseca, Ilustração Bruno Cesar Pardinho Figueiredo, Gabriel Amaral Da Silva, Marcelo Yukio Goto, Marta Sayuri Kakitani, Fotos Shutterstock. C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. Núcleo de Educação a Distância; ALMEIDA, Felipe Natali. Fisiologia Geral e do Movimento. Felipe Natali Almeida. Maringá - PR.:Unicesumar, 2018. 160 p. “Graduação em Educação Física - EaD”. 1. Fisiologia . 2. Sistema Esquelético . 3. Hormônios . 4. EaD. I. Título. ISBN 978-85-459-1025-1 CDD - 22ª Ed. 612.04 CIP - NBR 12899 - AACR/2 NEAD Núcleo de Educação a Distância Av. Guedner, 1610, Bloco 4 Jd. Aclimação - Cep 87050-900 Maringá - Paraná www.unicesumar.edu.br | 0800 600 6360 Impresso por: Viver e trabalhar em uma sociedade global é um grande desafio para todos os cidadãos. A busca por tecnologia, informação, conhecimento de qualidade, novas habilidades para liderança e solução de problemas com eficiência tornou-se uma questão de sobrevivência no mundo do trabalho. Cada um de nós tem uma grande responsabilidade: as escolhas que fizermos por nós e pelos nossos fará grande diferença no futuro. Com essa visão, o Centro Universitário Cesumar assume o compromisso de democratizar o conhecimento por meio de alta tecnologia e contribuir para o futuro dos brasileiros. No cumprimento de sua missão – “promover a educação de qualidade nas diferentes áreas do conhecimento, formando profissionais cidadãos que contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade justa e solidária” –, o Centro Universitário Cesumar busca a integração do ensino-pesquisa-extensão com as demandas institucionais e sociais; a realização de uma prática acadêmica que contribua para o desenvolvimento da consciência social e política e, por fim, a democratização do conhecimento acadêmico com a articulação e a integração com a sociedade. Diante disso, o Centro Universitário Cesumar almeja ser reconhecida como uma instituição universitária de referência regional e nacional pela qualidade e compromisso do corpo docente; aquisição de competências institucionais para o desenvolvimento de linhas de pesquisa; consolidação da extensão universitária; qualidade da oferta dos ensinos presencial e a distância; bem-estar e satisfação da comunidade interna; qualidade da gestão acadêmica e administrativa; compromisso social de inclusão; processos de cooperação e parceria com o mundo do trabalho, como também pelo compromisso e relacionamento permanente com os egressos, incentivando a educação continuada. Wilson Matos da Silva Reitor da Unicesumar boas-vindas Prezado(a) Acadêmico(a), bem-vindo(a) à Comunidade do Conhecimento. Essa é a característica principal pela qual a Unicesumar tem sido conhecida pelos nossos alunos, professores e pela nossa sociedade. Porém, é importante destacar aqui que não estamos falando mais daquele conhecimento estático, repetitivo, local e elitizado, mas de um conhecimento dinâmico, renovável em minutos, atemporal, global, democratizado, transformado pelas tecnologias digitais e virtuais. De fato, as tecnologias de informação e comunicação têm nos aproximado cada vez mais de pessoas, lugares, informações, da educação por meio da conectividade via internet, do acesso wireless em diferentes lugares e da mobilidade dos celulares. As redes sociais, os sites, blogs e os tablets aceleraram a informação e a produção do conhecimento, que não reconhece mais fuso horário e atravessa oceanos em segundos. A apropriação dessa nova forma de conhecer transformou-se hoje em um dos principais fatores de agregação de valor, de superação das desigualdades, propagação de trabalho qualificado e de bem-estar. Logo, como agente social, convido você a saber cada vez mais, a conhecer, entender, selecionar e usar a tecnologia que temos e que está disponível. Da mesma forma que a imprensa de Gutenberg modificou toda uma cultura e forma de conhecer, as tecnologias atuais e suas novas ferramentas, equipamentos e aplicações estão mudando a nossa cultura e transformando a todos nós. Então, priorizar o conhecimento hoje, por meio da Educação a Distância (EAD), significa possibilitar o contato com ambientes cativantes, ricos em informações e interatividade. É um processo desafiador, que ao mesmo tempo abrirá as portas para melhores oportunidades. Como já disse Sócrates, “a vida sem desafios não vale a pena ser vivida”. É isso que a EAD da Unicesumar se propõe a fazer. Willian V. K. de Matos Silva Pró-Reitor da Unicesumar EaD Seja bem-vindo(a), caro(a) acadêmico(a)! Você está iniciando um processo de transformação, pois quando investimos em nossa formação, seja ela pessoal ou profissional, nos transformamos e, consequentemente, transformamos também a sociedade na qual estamos inseridos. De que forma o fazemos? Criando oportunidades e/ou estabelecendo mudanças capazes de alcançar um nível de desenvolvimento compatível com os desafios que surgem no mundo contemporâneo. O Centro Universitário Cesumar mediante o Núcleo de Educação a Distância, o(a) acompanhará durante todo este processo, pois conforme Freire (1996): “Os homens se educam juntos, na transformação do mundo”. Os materiais produzidos oferecem linguagem dialógica e encontram-se integrados à proposta pedagógica, contribuindo no processo educacional, complementando sua formação profissional, desenvolvendo competências e habilidades, e aplicando conceitos teóricos em situação de realidade, de maneira a inseri-lo no mercado de trabalho. Ou seja, estes materiais têm como principal objetivo “provocar uma aproximação entre você e o conteúdo”, desta forma possibilita o desenvolvimento da autonomia em busca dos conhecimentos necessários para a sua formação pessoal e profissional. Portanto, nossa distância nesse processo de crescimento e construção do conhecimento deve ser apenas geográfica. Utilize os diversos recursos pedagógicos que o Centro Universitário Cesumar lhe possibilita. Ou seja, acesse regularmente o Studeo, que é o seu Ambiente Virtual de Aprendizagem, interaja nos fóruns e enquetes, assista às aulas ao vivo e participe das discussões. Além disso, lembre-se que existe uma equipe de professores e tutores que se encontra disponível para sanar suas dúvidas e auxiliá-lo(a) em seu processo de aprendizagem, possibilitando-lhe trilhar com tranquilidade e segurança sua trajetória acadêmica. boas-vindas Kátia Solange Coelho Diretoria Operacional de Ensino Janes Fidélis Tomelin Diretoria Executiva de Ensino Fabrício Lazilha Diretoria de Planejamento de Ensino autor Professor Dr. Felipe Natali Almeida Doutor em Fisiologia Humana pelo Instituto de Ciências Biomédicas da Univer- sidade de São Paulo - USP (2012). Mestre em Ciências Biológicas pela Univer- sidade Estadual de Maringá - UEM (2008) e graduado em Educação Física pela mesma universidade(2005). Foi professor de Fisiologia Humana e do Exercício, Anatomia e Bioquímica em diversos cursos da área da saúde. Disponível em: <http://lattes.cnpq.br/8674351329205771>. apresentação do material FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Felipe Natali Almeida Prezado(a) aluno(a), com este livro entraremos no universo da fisiologia. A fisiologia é a disciplina que estuda as funções dos sistemas corporais. Ou seja, iremos entender como o organismo humano funciona e, mais do que isso, tam- bém procuraremos compreender como ele funciona durante o exercício físico. Num primeiro momento, trazemos de volta um conteúdo a pouco estudado por você anteriormente. Falaremos sobre métodos de obtenção de energia (em nosso tópico de bioenergética), ou seja, discutiremos os mecanismos anaeróbios e aeróbios de produção de ATP e traçaremos uma relação destes mecanismos com o exercício físico (em nosso tópico de metabolismo do exercício físico), ambos na Unidade I. Com base no conhecimento adquirido nesta unidade, podemos entender como conseguimos energia rapidamente para executar uma corrida de 100m e/ou atravessar uma rua correndo, assim como correr uma maratona. Posteriormente, trabalharemos com dois sistemas fisiológicos de fundamental importância para a obtenção de oxigênio e remoção do gás carbônico em nosso organismo: o sistema cardiovascular e o sistema respiratório. O primeiro, respon- sável por, através do sangue, distribuir o oxigênio a todos os tecidos corporais de acordo com a demanda e remover os dejetos metabólicos; o segundo, responsável por oxigenar o sangue e remover o gás carbônico. Ambos aumentando sua ativi- dade em exercício físico. 8 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Em geral, uma boa parte da energia produzida ao longo de um dia por meio dos processos aeróbios e anaeróbios tem por finalidade proporcionar a contração muscu- lar, em especial quando estamos realizando algum exercício físico. Além de energia, uma integração entre o sistema nervoso central e o músculo esquelético é necessária para que a contração muscular venha a ocorrer e, na Unidade III, discutiremos os passos dessa interação. Na unidade IV, entramos em contato com os hormônios. Durante nossa dis- cussão sobre o sistema endócrino (nome que damos ao sistema que compreende os tecidos corporais envolvidos na liberação dos hormônios) observaremos o papel dos principais hormônios produzidos pelo organismo humano, além de sua relação com o exercício físico. Finalizando, em nossa Unidade V, discutiremos sobre uma importante asso- ciação: atividade física e o desenvolvimento da saúde. Devemos saber que saúde é muito mais do que ausência de doença, e engloba um completo bem-estar físico, emocional, mental e espiritual. A prática regular de exercícios físicos é um dos elementos fundamentais para uma saúde plena. Além desta relação, também dis- cutiremos sobre a prática de exercícios para populações especiais como diabéticos, hipertensos, idosos entre outros. Espero que você aproveite ao máximo este material, extraia o máximo de in- formação possível, se dedique e estude para que em um futuro próximo tenhamos profissionais diferenciados ingressando no mercado de trabalho. Um abraço. sumário UNIDADE I BIOENERGÉTICA E METABOLISMO DO EXERCÍCIO FÍSICO: COMO O CORPO OBTÉM ENERGIA? 14 Demandas Energéticas 16 Substratos Energéticos 22 Bioenergética 34 Metabolismo do Exercício 39 Considerações fi nais 44 Referências 44 Gabarito UNIDADE II SISTEMAS FORNECEDORES DE OXIGÊNIO: SISTEMA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIO E SUA RELAÇÃO COM O EXERCÍCIO FÍSICO 50 Sistema Cardiovascular 60 Funcionamento do Sistema Cardiovascular em Exercício 66 Sistema Respiratório 72 Respostas do Sistema Respiratório ao Exer- cício Físico 74 Considerações fi nais 79 Referências 79 Gabarito UNIDADE III SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO E A GERAÇÃO DO MOVIMENTO 84 O Sistema Nervoso e o Movimento 86 Grandes Vias Motoras 90 O Músculo Esquelético e sua Relação com o Movimento Humano 102 Considerações fi nais 108 Referências 108 Gabarito UNIDADE IV HORMÔNIOS E EXERCÍCIO FÍSICO 114 Visão Geral do Sistema Endócrino 118 Hormônios: Funções e sua Relação com o Exercício Físico 128 Considerações fi nais 133 Referências 133 Gabarito UNIDADE V FISIOLOGIA DA ATIVIDADE FÍSICA VOLTADA PARA A SAÚDE 138 Atividade Física e Saúde 142 Exercícios Para Populações Especiais 154 Considerações fi nais 159 Referências 159 Gabarito 160 Conclusão geral Professor Dr. Felipe Natali Almeida Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: • Demandas energéticas • Substratos energéticos • Bioenergética • Metabolismo no exercício Objetivos de Aprendizagem • Compreender os elementos envolvidos no gasto energético. • Discutir sobre os diferentes tipos de substratos energéticos. • Entender o conceito de fosfato de alta energia. • Abordar o conceito de bioenergética por meio da discussão sobre a produção anaeróbia e aeróbia de ATP. • Discutir o metabolismo energético mediante a interação do uso das vias anaeróbias e aeróbias de ressíntese de ATP no repouso e nas diferentes fases do exercício. BIOENERGÉTICA E METABOLISMO DO EXERCÍCIO FÍSICO: COMO O CORPO OBTÉM ENERGIA? unidade I INTRODUÇÃO O lá, seja bem-vindo(a), caro(a) aluno(a). Trataremos nesta uni- dade de um dos assuntos que nos dão a base para o entendi- mento da fisiologia. Alguns conceitos abordados aqui já po- dem ter sido apresentados inicialmente a você no módulo de bases biológicas e deverão ser trazidos novamente à mente nesta unidade. Iniciamos nosso estudo por meio de uma visão geral sobre as neces- sidades energéticas para o funcionamento corporal e os substratos neces- sários para isso, com os conteúdos abordados em nossas duas primeiras subunidades (demandas energéticas e substratos energéticos). Em adição à visão global do gasto energético, sabemos que milhares de reações bio- químicas ocorrem em todo o corpo a todo o momento, sendo o conjunto destas reações químicas denominadas de metabolismo. Dentro do gran- de grupo “metabolismo”, como todas as células necessitam de energia, não surpreende que as células sejam dotadas de vias bioquímicas capazes de converter alimentos em uma forma de energia biologicamente utilizá- vel, processo este chamado de bioenergética. Sendo assim, para que possamos realizar nossas atividades cotidia- nas, como se deslocar, escrever, digitar, pensar, assim como para reali- zação de exercícios físicos, nossas células devem ser capazes de extrair a energia contida nos alimentos. Sem essa capacidade de extração da energia dos alimentos, limitaríamos nossa capacidade de resistir aos es- forços e rapidamente teríamos que interromper as atividades, visto que para contração muscular, as fibras musculares precisam de uma fonte de energia contínua, sendo as reações envolvidas nesses processos descritas no tópico 3 intitulado de “Bioenergética”. Seguido esse assunto, no tópico 4, realizamos uma abordagem voltada ao exercício físico, descrevendo as particularidades da bioenergética neste contexto. Em suma, dada a im- portância da produção de energia celular durante todas as atividades di- árias e, em especial, para realização de exercício físico, torna-se essencial um bom nível de conhecimento sobre esse assunto. 14 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Por que nos alimentamos? Você já se fez esta pergunta? De uma forma geral, nos alimentamos (Figura 1), pois por meio desse ato obtemos, em primeiro lugar, mate- riais que nos ajudam a construir ou renovar elemen- tos do nosso corpo (como quando você se machuca e precisa produzir tecido para renovar a lesão ou quan- do você treina e precisa de proteína para hipertrofi a muscular) e energia que possibilita ao corpo realizar 2 tarefas (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011): 1. Construção do nosso corpo (crescimento dos tecidos, ganho e massa muscular, renovação das células, construção de organelas celulares entre outros). 2. Manutençãode um meio interno equilibrado (manter as funções vitais dentro de uma fai- xa de normalidade compatível com a vida) e, depois que as necessidades basais (para ma- nutenção de funções vitais) são preenchidas, a energia adicional pode ser canalizada para: • estoque (na forma do gordura corporal ou glicogênio hepático e muscular) e/ou • usada como combustível para uma ativida- de extra como, por exemplo, um exercício físico, passear com o cachorro, lavar o car- ro, entre outras atividades cotidianas. Demandas Energéticas EDUCAÇÃO FÍSICA 15 Logo, para manter nosso organismo funcionan- do, precisamos gastar energia e ao gasto energéti- co ocorrido em 24 horas damos o nome de “gasto energético diário”. De uma forma geral, ele pode ser subdividido em quatro elementos (Figura 2): a. Taxa metabólica basal (ou de repouso): energia necessária para manutenção dos sis- temas corporais. b. Efeito térmico dos alimentos: aumento do gasto de energia que segue a ingestão da comida e está associada à digestão, à ab- sorção e ao metabolismo dos alimentos e de seus nutrientes. c. Efeito térmico das atividades: gasto de ener- gia associado à realização de movimentos espontâneos e de atividades musculares pla- nejadas (incluindo aqui atividades cotidia- nas, como lavar um carro e limpar a casa, por exemplo, assim como a realização de exercí- cios físicos efetivamente). d. Gastos com o crescimento. Figura 1 - Alimentos consumidos cotidianamente formam a base ener- gética para produção de ATP Importante salientar que esses quatro elementos po- dem ser influenciados, aumentando ou diminuin- do sua participação no gasto energético diário total Figura 2 - Elementos do gasto energético diário Fonte: adaptado de Maughan e Burke (2004). (MAUGHAN; BURKE, 2004). A Figura 2 também apresenta os principais agentes influenciadores de cada um deles. - Duração - Intensidade - Massa corporal magraGasto energético diário Atividades físicas cotidianas Exercícios Crescimento Atividade física Efeito térmico dos alimentos Taxa metabólica basal - Dependente da fase do desenvolvimento do indivíduo - Quantidade e tipo dos alimentos consumidos - Genética - Idade - Sexo - Massa corporal magra - Área de superfície - Níveis hormonais - Atividade do sistema nervoso 16 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Como vimos, o corpo gasta energia para se manter funcionando (gasto energético diário) e durante o processo de consumo alimentar, macro e micronu- trientes devem fazer parte das refeições diárias e são de fundamental importância para que a homeostasia do corpo possa ser mantida. Carboidratos, gorduras e proteínas são os representantes dos macronutrien- tes, elementos que entre outras funções são respon- sáveis por produzir a energia a ser utilizada pelo cor- po. Carboidratos e gorduras são os macronutrientes principais, enquanto as proteínas têm um papel se- cundário na geração da energia utilizada, tanto em repouso quanto em exercício (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011 e MAUGHAN; BURKE, 2004). Para suprir a demanda por energia ao longo das 24 horas do dia, poucos são os substratos energéti- cos que podem ser utilizados. Dentre os substratos energéticos temos os carboidratos, as gorduras e as proteínas como seus representantes principais. Ini- ciaremos nosso estudo pelos carboidratos. Substratos Energéticos EDUCAÇÃO FÍSICA 17 CARBOIDRATOS Os polissacarídeos são os carboidratos comple- xos que contêm pelo menos três monossacarídeos unidos. Eles podem ser moléculas pequenas (que contêm três monossacarídeos) ou moléculas muito amplas (que contêm centenas de monossacarídeos, incluindo várias ramificações de sua cadeia linear). Em geral, os polissacarídeos são classificados de acordo com sua origem, sendo possível a origem vegetal e a origem animal. As duas formas mais comuns de polissacarídeos de origem vegetal são a celulose e o amido. Os seres humanos não possuem as enzimas utilizadas para digerirem a celulose e, portanto, descartam a celulose como resíduo de material fecal e não conseguem obter energia dela. Por outro lado, o amido (encontrado no milho, na batata, em grãos, entre outros) é facilmente dige- rido pelos humanos e constitui uma fonte impor- tante de carboidratos da dieta alimentar. Depois de ingerido, o amido é quebrado para formar mo- nossacarídeos (visto que no trato gastrointestinal só conseguimos absorver carboidratos na forma de monossacarídeos) e pode ser usado imediatamente como energia pelas células ou armazenado nestas (não como amido, mas sim como glicogênio) para atender necessidades futuras de energia (McARD- LE; KATCH; KATCH, 2011). O polissacarídeo armazenado no tecido animal é chamado de glicogênio, sintetizado nas células pela ligação de moléculas de glicose. Geralmen- te, são moléculas amplas e ramificadas que podem conter de centenas a milhares de moléculas de gli- cose unidas. As células armazenam glicogênio como uma forma de suprir as necessidades de carboidra- tos como fonte de energia. Durante o exercício, por exemplo, as células musculares quebram o glicogê- nio em glicose (processo chamado de glicogenó- Figura 3 - Exemplos de carboidratos na alimentação cotidiana Os carboidratos (Figura 3) são compostos por áto- mos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Quando armazenados, fornecem ao corpo uma forma de energia rapidamente disponibilizada, com 1g de carboidrato rendendo pouco mais de 4 kcal de energia. São encontrados em três formas: 1) mo- nossacarídeos, 2) dissacarídeos e 3) polissacarídeos (DEVLIN, 2011). Os monossacarídeos são os açúcares mais sim- ples e como exemplos temos a glicose (que muitos conhecem pelo açúcar do sangue), a frutose (que seria o açúcar contido nas frutas) e a galactose (o açúcar contido no leite). Já os dissacarídeos são for- mados pela combinação de dois monossacarídeos. Entre eles temos com importância bioenergética o açúcar de mesa, denominado quimicamente de sacarose, formado pela união de uma molécula de glicose e outra de frutose. Em adição, temos o dis- sacarídeo extraído do leite, a lactose, formado pela união de uma molécula de glicose com uma de ga- lactose, e também a maltose, açúcar presente na cer- veja, nos cereais e em sementes em germinação, que é formada pela junção de duas moléculas de glicose (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). 18 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO lise) e usa esta glicose como fonte de energia para a contração muscular. Esse processo também pode ocorrer no fígado (local de maior armazenamento de glicogênio no corpo humano), porém a glicose é liberada na circulação e disponibilizada para todos os tecidos (DEVLIN, 2011). Importante salientar que apesar do corpo hu- mano poder estocar glicose na forma de glicogênio tanto no músculo esquelético quanto no fígado, es- tas reservas são relativamente pequenas e podem ser depletadas em poucas horas, como resultado de um exercício prolongado, especialmente se estive- rem associadas a uma dieta pobre em carboidrato (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). GORDURAS Embora as gorduras contenham os mesmos ele- mentos químicos presentes nos carboidratos, a proporção carbono, oxigênio nas gorduras, é signi- ficativamente maior do que aquela encontrada nos carboidratos. A gordura corporal armazenada é um bom combustível para o exercício prolongado, pois as moléculas de gordura contêm cerca de 9 kcal de energia a cada 1g, mais do que o dobro do conteúdo de energia de carboidratos ou proteínas. As gordu- ras são insolúveis em água e podem ser encontra- das tanto nos vegetais como nos animais. Em geral, podem ser classificadas em quatro grupos: 1) ácidos graxos, 2) triglicerídeos, 3) fosfolipídeos e 4) esteroi- des (NELSON; COX, 2014). Os ácidos graxos são o tipo primário de gordura usada pelas células (incluindo aqui as musculares) para obtenção de energia. São armazenados no cor- po na forma de triglicerídeos, que são compostos por três moléculas de ácidos graxos unidos a uma molécula deglicerol (que não é gordura, mas um tipo de álcool). Embora o maior sítio de armazena- mento de triglicerídeos seja a célula adiposa, essas moléculas também são estocadas em muitos tipos celulares, incluindo o músculo esquelético (deno- minado de triacilglicerol intramuscular, geralmente presente em pequenas gotículas localizadas próxi- mas às mitocôndrias dessas células). Em situações de necessidade, os triglicerídeos podem ser que- brados, por um processo denominado de lipólise, e seus componentes (ácidos graxos e glicerol) são liberados e usados como substrato energético (o glicerol só é utilizado como substrato após ser con- vertido em glicose no fígado, por gliconeogênese). Dessa forma, a molécula de triglicerídeo inteira pode ser usada como fonte de energia (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Os fosfolipídeos não são usados como fonte de energia (ao menos não como função primordial), são lipídeos combinados a diferentes moléculas de ácido fosfórico, responsáveis por formarem todas as membranas celulares de todas as organelas das células. Já os esteroides apresentam como elemento principal o colesterol, um componente de todas as membranas biológicas juntamente com os fosfo- lipídeos, além de serem utilizados para síntese de todos os hormônios ditos “esteroides”, onde incluí- mos os hormônios sexuais (estrogênio, progestero- na e testosterona), os glicocorticoides (cortisol) e os mineralocorticoides (aldosterona). As gorduras nos alimentos são encontradas em diversas fontes, podendo ser consideradas nutricionalmente bené- ficas ou maléficas (figura 4) (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). EDUCAÇÃO FÍSICA 19 PROTEÍNAS As proteínas são macronutrientes compostos por unidades menores chamadas de aminoácidos. O corpo necessita de 20 aminoácidos para formar os diversos tipos de proteínas necessárias ao bom fun- cionamento corporal. Existem nove aminoácidos, chamados de aminoácidos essenciais, que não po- dem ser sintetizados pelo corpo e, dessa forma, pre- cisam ser consumidos com os alimentos e incluem a fenilalanina, a histidina, a isoleucina, a lisina, a leu- cina, a metionina, a treonina, o triptofano e a valina. Já os aminoácidos não essenciais, ou seja, aqueles que podem ser produzidos pelo organismo, são o aspartato, o glutamato, a alanina, a arginina, a aspa- ragina, a cisteína, a glicina, a glutamina, a prolina, a serina e a tirosina (DEVLIN, 2011). Um indivíduo típico de 70kg dispõe de um re- servatório corporal de aproximadamente 12kg de aminoácidos, sendo que a grande maioria deles exis- te na forma de proteína e uma pequena quantida- de (cerca de 200g), na forma de aminoácidos livres. Durante o dia, acontece um processo constante de circulação das proteínas, envolvendo a ocorrência simultânea de sua quebra e síntese, e uma troca con- tínua de aminoácidos entre os vários reservatórios. O sistema musculoesquelético responde pela maior reserva de proteínas do corpo e também por parte significativa dos aminoácidos livres (MAUGHAN; BURKE, 2004). Novos aminoácidos podem entrar no reservató- rio de aminoácidos livres provenientes de três fon- tes: ingestão alimentar, quebra de proteína existente no corpo e nova síntese dentro do corpo (lembran- do que alguns aminoácidos podem ser produzidos pelo organismo e outros devem ser obrigatoriamen- te consumidos, conforme visto anteriormente). Por outro lado, a saída do reservatório de aminoácidos livres é via secreção no intestino, incorporação a no- vas proteínas, oxidação como fonte de energia ou ser convertido em gorduras ou carboidratos (esta últi- ma quando as proteínas são consumidas em exces- so) (MAUGHAN; BURKE, 2004). A dinâmica desse processo é observada na Figura 5. Figura 4 - Diferentes tipos de gorduras encontradas nos alimentos GORDURAS BOAS GORDURAS RUINS abacates salmão nozes azeite carne gorda queijo sorvete comida frita GORDURAS BOAS vs GORDURAS RUINS 20 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Como fonte de energia, as proteínas contêm cerca de 4 kcal por grama, mas devem ser quebradas em aminoácidos para poderem ser utilizadas com este propósito. Para fornecerem energia, ou deverão ser Proteínas da dieta (aminoácidos) intestino Fezes (C e N) Nitrogênio perdido na urina ou suor Convertido em carboidratos e gorduras degradação síntese Proteínas do tecido absorção excreção Oxidado para produção de energia Reservatório de aminoácidos livres Figura 5 - Ciclo dos aminoácidos no organismo Fonte: o autor. Além dos macronutrientes, os micronutrientes (vitaminas e minerais) também desempenham um papel chave na otimização da saúde e no desempenho do atleta. Em muitos casos, pode haver aumento na exigência de determinado micronutriente em consequência da prática de programa regular de exercícios. No entanto, não existem normas fixas para ingestão de vitaminas e minerais em atletas. Por enquanto, os estudos ainda não apresentam indícios de que a suplementação vitamínica aumente o desempenho no exercício, exceto nos casos em que havia deficiência preexistente. Entretanto, desperta interesse no que tange as vitaminas, um possível papel das antioxidantes na prevenção aos danos causados pela produção excessiva de radicais livres do oxigênio. Em relação aos minerais, sabe-se que alguns atletas correm um risco de fazer ingestões subótimas de ferro e cálcio, o que pode afetar negativamente o desempenho imediato ou a saúde a longo prazo. Fonte: Maughan e Burke (2004). SAIBA MAIS convertidas em glicose ou em algum intermediário das vias metabólicas (processo de gliconeogênese) (MAUGHAN; BURKE, 2004). EDUCAÇÃO FÍSICA 21 FOSFATOS DE ALTA ENERGIA A fonte de energia imediata para o funcionamento do corpo humano (incluindo aqui para a realização da contração muscular) é um composto de fosfa- to de alta energia, o trifosfato de adenosina (ATP). Embora o ATP não seja a única molécula transpor- tadora de energia na célula, é a mais importante. Na ausência de ATP em quantidade suficiente, a maio- ria das células morrem rapidamente. Basicamente, a energia obtida dos alimentos e dos reservatórios celulares serve para manutenção dos estoques celu- lares de ATP. Isso ocorre pelo fato de uma parte da energia contida nas ligações químicas das molécu- las dos substratos energéticos serem armazenadas nas ligações químicas existentes entre os átomos do ATP e, ao desfazer estas ligações, a energia liberada será utilizada pelas células (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). A estrutura do ATP consiste em três partes prin- cipais: (1) uma porção adenina, (2) uma porção ri- bose e (3) três fosfatos ligados (Figura 6). A forma- ção de ATP ocorre a partir da ligação do difosfato de adenosina (ADP) com o fosfato inorgânico (Pi) e requer uma ampla quantidade de energia, sendo que uma parte dessa energia é armazenada na ligação química que une essas moléculas. Quando a enzima ATP quebra essa ligação, a energia é liberada e pode ser usada para realização de trabalho (exemplo: con- tração muscular) (NELSON; COX, 2014). Figura 6 - Estrutura do ATP Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 140). 22 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO O termo bioenergética engloba as vias energéticas envolvidas no processo de síntese de ATP a partir de substratos energéticos, posibilitando a constante renovação dos estoques de ATP. Vamos adotar como exemplo as células mus- culares. As células musculares armazenam quan- tidades limitadas de ATP. Assim, como o exercí- cio muscular requer um suprimento constante de ATP para o fornecimento da energia necessária à contração (para que esta atividade não seja inter- rompida por falta de ATP), a célula deve ter vias metabólicas capazes de produzir rapidamente ATP. Estas vias de renovação de ATP são subdivi- didas em vias anaeróbicas (que não usam o oxigê- nio) e vias aeróbicas (que usam o oxigênio), apre- sentadas a seguir. PRODUÇÃO ANAERÓBIA DE ATP As vias anaeróbias para produção de ATP compre- endem: 1) formação de ATP por quebrada fosfocre- atina (PC) e 2) formação de ATP via degradação de glicose ou glicogênio (glicólise anaeróbia). O método mais simples e, consequentemen- te, mais rápido para produzir ATP envolve a doa- ção da energia contida na PC ao ADP, para que ele possa se unir ao Pi e formar o ATP. Esta reação é catalisada pela enzima creatina quinase e consiste, primeiramente, na quebra da PC em creatina livre e Pi e, posteriormente, a utilização da energia liberada desta quebra para unir o ADP com o Pi (Figura 7) (MAUGHAN; GLEESON; GREEENHAFF, 2000). Bioenergética Figura 7 - Reação enzimática de ressíntese do ATP a partir da fosfocreatina Fonte: o autor. Esse sistema, chamado de sistema ATP-PC, fornece energia para contração muscular no início do exercí- cio prolongado e durante o exercício de alta intensida- de e curta duração (duração inferior a 30 segundos). Já para restaurarmos os estoques de fosfocreatina que foram utilizados devemos gastar ATP, porém isso só EDUCAÇÃO FÍSICA 23 ocorrerá na fase de recuperação (ou seja, depois que acabou o exercício). Em atletas, a importância do sis- tema ATP-PC pode ser apreciada considerando-se o exercício intenso e de curta duração, como uma cor- rida de 50m-100m, uma prova de 50m de natação, um salto, um levantamento de peso, um arremesso, ou seja, todas atividades que requeiram poucos se- gundos para serem concluídas e, assim, necessitam de um suprimento rápido de ATP (Figura 8) (MAU- GHAN; GLEESON; GREEENHAFF, 2000). Na glicólise, observa-se que as reações entre gli- cose/glicogênio e piruvato podem ser subdivididas em duas fases distintas, uma fase de investimento de energia (primeiras cinco reações) e uma fase de ge- ração de energia ou fase de lucro (últimas cinco re- ações). As cinco primeiras reações constituem a fase de investimento de energia pelo fato de gastarmos duas moléculas de ATP para fosforilar os intermedi- ários dessa via tornando a molécula energeticamente mais favorável. Já as últimas cinco reações da glicólise representam a fase de geração de energia da glicóli- se na qual quatro moléculas de ATP são produzidas. Dessa forma, o ganho líquido da glicólise é igual a dois ATPs (Figura 9). A Figura 10 ilustra a glicólise completa, com suas dez reações juntamente com a conversão do piruvato, último intermediário da gli- cólise, em lactato. Note que a glicólise envolve a con- versão da glicose, que tem seis carbonos, em piruvato, que tem três carbonos. Por isso que cada molécula de glicose é capaz de formar duas moléculas de piruvato (MAUGHAN; GLEESON; GREEENHAFF, 2000). ATP ADP ATPADP Trabalho biológico Mecânico Químico Transporte PCr + Cr + + Pi + Energia ATPase creatinoquinase Figura 8 - Papel da hidrólise da creatina-fosfato na geração de trabalho Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 142). Uma segunda via metabólica capaz de produzir ATP rapidamente sem o envolvimento de O2 é denomina- da glicólise. A glicólise envolve a quebra de glicose ou glicogênio para formação de duas moléculas de piruvato, que na ausência de oxigênio serão conver- tidas em duas moléculas de lactato. De forma sim- plificada, a glicólise é uma via anaeróbia usada para transferir energia das ligações existentes na molécula de glicose para unir a adenosina difosfato (o ADP) com o fosfato inorgânico (Pi) formando ATP. Esse processo envolve uma série de reações químicas (dez reações até piruvato, e uma última que converte pi- ruvato em lactato) que ocorrem exclusivamente no citoplasma da célula e promove um ganho líquido de duas moléculas de ATP (NELSON; COX, 2014). Figura 9 - Glicólise Fonte: Powers e Howley (2014, p. 52). 24 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Uma pergunta que você deve estar fazendo seria: se o ATP já foi pro- duzido, por que formar o lactato? Sabemos que na via glicolítica, o transportador de elétrons NAD+ (nicotinamida adenina dinucleo- tídeo) recebe elétrons e é reduzido à sua forma NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzido) (reação 6 da glicólise), que, neces- sariamente, deveria entrar na mito- côndria e doar estes elétrons para a cadeia transportadora de elétrons, processo este que só ocorre na pre- sença de oxigênio. Na ausência de oxigênio, para que não haja o acú- mulo de NADH no citoplasma das células (que seria prejudicial/tóxico para a célula), o piruvato aceita os elétrons, sendo convertido em lac- tato (Figura 11) (McARDLE; KAT- CH; KATCH, 2011). Como não há o envolvimento direto do oxigênio na glicólise, a via é considerada anaeróbia, entre- tanto, na presença de oxigênio na mitocôndria, o piruvato pode par- ticipar da produção aeróbia de ATP. Dessa forma, além de ser uma via capaz de produzir ATP sem oxigê- nio, a glicólise pode ser considerada a primeira etapa da degradação ae- róbia de carboidratos. hexoquinase fosforilase fosfofrutoquinase Glicogênio H H H H OH OH OH Glicose Glicose 6-fosfato frutose 6-fosfato frutose 1,6-fosfato 3- fosfogliceraldeído Aldose 3- fosfogliceraldeído fosfato de di-hidroxiacetona glicose-fosfato isomerase HO CH2OH H O ATP ADP ATP ADP NADH + NAD+ 1 2 3 4 P P triosefosfato isomerase 5 ATP ADP NADH + NAD+ ATP ADP ATP ADP ATP ADP gliceraldeído 3- fosfato desidrogenase 6 fosfogliceratoquinase 7 fosfogliceromutase 8 enolase 9 piruvatoquinase 10 1,3- difosfoglicerato 3- fosfoglicerato Para a cadeia de transporte de elétrons Para a cadeia de transporte de elétrons 2- fosfoglicerato fosfoenolpiruvato fosfoenolpiruvato 2- fosfoglicerato 3- fosfoglicerato 1,3- difosfoglicerato Lactato Piruvato COO - C O CH3 COO- C OH CH3 OH desidrogenase láctica Lactato PiruvatoCOO - C O CH3 COO- C OH CH3 OHdesidrogenase láctica H H HO OH HO CH2H2C H20H20 Figura 10 - Visão geral da glicólise com suas 10 reações representadas Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 150). EDUCAÇÃO FÍSICA 25 Figura 11 - Formação do lactato: passo final da glicólise anaeróbia Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 152). 26 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP A produção aeróbia de ATP ocorre dentro da mito- côndria e envolve a interação de duas vias metabóli- cas cooperativas: 1) o ciclo do ácido cítrico (antigo ciclo de Krebs) e 2) a cadeia transportadora de elé- trons. A função primária do ciclo do ácido cítrico é completar a oxidação de carboidratos, gorduras ou proteínas, usando o NAD+ e o FAD como transpor- tadores de elétrons que serão enviados para a cadeia transportadora de elétrons onde os doarão para os componentes dessa via. O oxigênio não participa das reações do ciclo do ácido cítrico e é utilizado ape- nas na cadeia respiratória como o último aceptor de elétrons, sendo convertido em H2O (Figura 12) (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Figura 12 - Integração das vias dos diferentes substratos energéticos no ciclo do ácido cítrico Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 148). EDUCAÇÃO FÍSICA 27 Figura 13 - Ciclo do ácido cítrico Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 155). Ciclo do ácido cítrico A entrada no ciclo do ácido cí- trico requer a formação de uma molécula de dois carbonos de- nominada Acetil-CoA, que pode ser formada a partir da quebra dos carboidratos, das gorduras ou proteínas (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Dando um enfo- que inicial sobre os carboidratos, sabemos que pela via glicolítica a glicose é convertida em piruvato. Este, na presença de oxigênio, ao invés de ser convertido em lactato (conforme visto anteriormente), será quebrado em Acetil-CoA, que, em seguida, se combinará com o oxaloacetato para formar o citrato, compreendendo a primei- ra reação do ciclo do ácido cítrico. Posteriormente, um conjunto de sete reações será responsável por ressintetizar o oxaloacetato e ao mesmo tempo formar três molé- culas de NADH, uma molécula de FADH2 e uma molécula de GTP (que será convertido em ATP). Para cada molécula de glicose que entra na glicólise, duas moléculas de piruvato sãoformadas, dando origem a duas moléculas de acetil- -CoA que girará o ciclo do ácido cítrico duas vezes (figura 13) (DE- VLIN, 2011). 28 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Até aqui enfocamos o papel dos carboidratos na pro- dução de acetil-CoA para a entrada no ciclo do ácido cítrico, porém, como as gorduras podem ser utiliza- das? Se nos lembrarmos do tópico “substratos ener- géticos”, recordaremos que um dos tipos de gordura presente no nosso corpo é o triglicerídeo. Este, após sofrer a ação de lipases (enzimas que quebram as ligações químicas existentes nos triglicerídeos), li- bera moléculas de ácido graxo e de glicerol. Os áci- dos graxos, após passar por um conjunto de reações químicas (beta-oxidação), resultará em moléculas de acetil-CoA que serão utilizadas tal qual o acetil-CoA proveniente do piruvato (Figura 14) (DEVLIN, 2011). Figura 14 - Papel dos lípidos como fonte de energia Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 158). Em relação às proteínas, conforme mencionado anteriormente, elas não são consideradas uma fon- te de combustível importante durante o exercício, contribuindo para apenas 2-15% do combustível utilizado. As proteínas conseguem entrar nas vias bioenergéticas em diversos locais. Entretanto, a pri- meira etapa é a quebra da proteína em aminoáci- dos. Os eventos subsequentes dependem de quais aminoácidos estão envolvidos. Alguns aminoáci- dos, por exemplo, podem ser convertidos em gli- cose ou piruvato, enquanto outros são convertidos em acetil-CoA, e outros, ainda, em intermediários do ciclo do ácido cítrico (Figura 15) (MAUGHAN; GLEESON; GREEENHAFF, 2000). Em resumo, o ciclo do ácido cítrico completa a oxidação dos carboidratos, gorduras ou proteínas, produz CO2 e fornece elétrons que serão passados pela cadeia de transporte de elétrons para forne- cer energia destinada à produção aeróbia de ATP (Figura 15). As enzimas catalisadoras das reações do ciclo do ácido cítrico estão localizadas dentro das mitocôndrias. EDUCAÇÃO FÍSICA 29 Figura 15 - Papel dos aminoácidos como fonte de energia Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 164). 30 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Cadeia transportadora de elétrons A produção aeróbia de ATP é possível graças a um mecanismo que usa a energia potencial disponível nos transportadores de elétrons reduzido, como o NADH e o FADH2, para fosforilar o ADP em ATP. Os transportadores de elétrons reduzidos não rea- gem diretamente com o oxigênio. Em vez disso, os elétrons removidos dos átomos de hidrogênio pas- sam por uma série de proteínas (complexo I, II, III e IV) e ao final destes é doado ao O2 (Figura 16) (NELSON; COX, 2014). Figura 16 - Cadeia transportadora de elétrons Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 154). EDUCAÇÃO FÍSICA 31 Como o ATP é formado? A resposta para isso é, atualmente, explicada por uma teoria chamada de teoria quimiosmótica. Essa teoria aponta que con- forme os elétrons são passados de um complexo ao outro da cadeia respiratória, íons hidrogênio são en- viados para o espaço intermembrana existente en- tre a membrana mitocondrial interna e membrana mitocondrial externa. Com isso, cria-se um gradien- te elétrico e um gradiente químico entre o espaço intermembranas e a matriz mitocondrial. Elétrico devido à carga positiva existente nos íons hidrogê- nio, e a negatividade da matriz mitocondrial; quí- mico devido a maior concentração de íons hidrogê- nio presente no espaço intermembranas em relação à matriz mitocondrial. Após criado esse gradiente, quando os íons hidrogênios são devolvidos para a matriz mitocondrial, a energia cinética associada e este retorno é canalizada por uma proteína (deno- minada de complexo V, ou complexo da ATP sinta- se) e utilizada para unir uma molécula de ADP com uma molécula de Pi, formando o ATP (Figura 17) (DEVLIN, 2011; NELSON; COX, 2014). Tecido adiposo marrom: Você sabia que exis- tem dois tipos de tecido adiposo no corpo humano? Muitos de nós conhecemos apenas o chamado tecido adiposo branco, constituído por células adiposas especializadas (entre outras funções) no armazenamento de ener- gia excedente. Além deste, também apresen- tamos um segundo tipo de tecido adiposo denominado de tecido adiposo marrom, que ao invés de acumular, gasta energia. Sabemos que esta capacidade é possível devido a uma grande quantidade de mitocôndrias que, ao invés de apresentarem o complexo V da ca- deia respiratória, tem uma proteína chamada de UCP (uncoupling protein). Infelizmente, seus níveis em humanos são muito reduzidos em comparação aos demais mamíferos, espe- cialmente na fase adulta, sendo seu papel de pouco signifi cado no gasto energético diário. Fonte: Nelson e Cox (2014). SAIBA MAIS 32 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Exemplificando, este acúmulo de H+ no espaço intermembranas é similar à energia potencial da água armazenada em uma barragem de uma repre- sa. Quando abrem-se as comportas e giram-se as turbinas, a energia cinética da passagem da água através das turbinas é canalizada e convertida em energia elétrica. De uma forma geral, cada elétron doado ao com- plexo I pelo NADH cria um gradiente eletroquímico suficiente para produção de aproximadamente 2,5 moléculas de ATP, enquanto cada elétron doado ao complexo II pelo FADH2 cria um gradiente eletro- químico suficiente para produção de aproximada- mente 1,5 moléculas de ATP (NELSON; COX, 2014). Figura 17 - Teoria quimiosmótica Fonte: Powers e Howley (2014, p. 59). EDUCAÇÃO FÍSICA 33 Então, por que o oxigênio é essencial à produ- ção aeróbia de ATP? O propósito da cadeia trans- portadora de elétrons é fazer os elétrons passarem por uma série de proteínas ao longo dos complexos que são reduzidas (quando recebem os elétrons) e oxidadas (quando passam esses elétrons adiante). Se a última proteína desse processo não fosse capaz de se oxidar, ou seja, não tivesse como passar o elétron adiante, não seria possível que essa proteína recebes- se elétrons novamente e o processo seria interrom- pido. Entretanto, na presença de oxigênio, o elétron é doado a este. Ou seja, o oxigênio que respiramos permite dar continuidade à cadeia transportadora de elétrons ao atuar como aceptor final de elétrons. Essa molécula aceita dois elétrons, reduzindo-se e, então, se liga a dois íons hidrogênio formando a mo- lécula de água (H2O) (DEVLIN, 2011). CÁLCULO DO ATP AERÓBIO Hoje, é possível calcular a produção de ATP total decorrente da quebra aeróbia de glicose. Lembre- se que a produção líquida de ATP da glicólise era de dois ATPs por molécula de glicose. Além disso, quando o oxigênio está presente, as duas moléculas de NADH produzidas na glicólise podem, então, ser transportadas para dentro da mitocôndria e re- sultar em mais cinco moléculas de ATP. Ainda no processo de conversão de piruvato em acetil-CoA, forma-se mais um NADH para cada piruvato, to- talizando 2 NADHs (pois temos 2 piruvatos pro- venientes da glicose), levando a mais cinco molé- culas de ATP formadas. Em adição, ao passar pelo ciclo do ácido cítrico, cada molécula de acetil-CoA forma três moléculas de NADH (como temos duas moléculas de acetil-CoA, teremos seis moléculas de NADH formadas, totalizando quinze ATPs), uma de FADH2 (logo, teremos duas moléculas de FADH2 formadas, resultando em três moléculas de ATP) e um GTP (no caso, um para cada acetil-CoA, totalizando duas moléculas de GTP que serão con- vertidas em duas moléculas de ATP). Ao final do processo, teremos um montante de 32 moléculas de ATP para cada molécula de glicose oxidada, um valor 16 vezes maior do que o rendimento líquido da glicólise por via anaeróbia. 34 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO O exercício impõe um sério desafi o às vias bioe- nergéticas da musculatura que trabalha. Durante o exercício intenso, o gasto energético corporal total pode aumentar 25 vezes acima do gasto observado em repouso, sendo a maior parte desse aumento usada no fornecimento de ATP para contraçãodos músculos esqueléticos, podendo aumentar o uso de ATP por estes em até 200 vezes em relação ao utili- zado em repouso. Nesta etapa, iniciaremos com uma discussão sobre as necessidades energéticas do cor- po em repouso, seguida do estudo destas necessida- des após o início do exercício. Metabolismo do Exercício EDUCAÇÃO FÍSICA 35 NECESSIDADE ENERGÉTICA DURANTE O REPOUSO Em condições de repouso, o corpo humano saudável está em homeostasia e, dessa forma, a necessidade energética corporal é igualmente constante. Em re- pouso, quase 100% da energia requerida para manter as funções corporais é produzida por metabolismo aeróbio. A isso sucede que níveis de lactato sanguí- neo em repouso são estáveis e baixos, próximos a 1 mmol/L de sangue (MAUGHAN; GLEESON; GRE- EENHAFF, 2000). Como a mensuração do consumo de oxigênio é um índice de produção aeróbia de ATP, a mensu- ração do consumo de oxigênio em repouso fornece uma estimativa da necessidade energética basal cor- poral. Em repouso, a necessidade energética total de um indivíduo é relativamente baixa. Um jovem adul- to de 70kg, por exemplo, consome cerca de 3,5ml de oxigênio/kg de peso em um minuto (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). TRANSIÇÃO DO REPOUSO AO EXERCÍCIO Quando saímos da condição do repouso para a condição exercício, as necessidades energéticas também aumentam e com ela o consumo de oxi- gênio. Porém, durante esta fase de transição, o au- mento do consumo de oxigênio não é proporcional à nova demanda energética do organismo. Desta maneira, até o corpo atingir o estado estável (perí- odo em que o corpo se readequou à nova demanda e é capaz de fornecer oxigênio de forma satisfa- tória), as fontes de energia anaeróbia contribuem para geração de ATP no início do exercício (Figura 18) (POWERS; HOWLEY, 2014). De fato, as evidências sugerem que no início do exercício o sistema ATP-PC é a primeira via bioe- nergética a ser ativada, seguida da glicólise e, por fim, a produção de energia por via aeróbia. A efe- tividade das vias anaeróbias é tão grande que mes- mo que o uso de ATP se torne muito elevado, com o início do exercício, os níveis de ATP na musculatura permanecem praticamente inalterados. Conforme o consumo de O2 em estado estável é alcançado, as necessidades de ATP no corpo vão sendo atendidas pelo metabolismo aeróbio. O principal ponto a ser enfatizado em relação à bioenergética das transições do repouso ao traba- lho (exercício) é o envolvimento de vários sistemas Figura 18 - Déficit de oxigênio Fonte: Powers e Howley (2014, p. 69). Dé�cit de O2 VO2 no estado estável Tempo (minutos) 0,5 -2 1 2 2,5 3 3,5 -2 -2 0 1 2 3 4 5 VO2 em pé VO 2 (L • m in -1 ) 36 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO energéticos. Em outras palavras, a energia necessá- ria ao exercício não é fornecida pela simples ativa- ção de uma via bioenergética isolada, e sim por uma mistura de vários sistemas metabólicos que atuam com uma considerável sobreposição (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). O termo déficit de oxigênio é aplicado ao atra- so do consumo de oxigênio que ocorre no início do exercício. Especificamente, o déficit de oxigê- nio é definido pela diferença entre o consumo de O2 nos primeiros minutos de exercício e um perí- odo equivalente após o estado estável ser alcançado (POWERS; HOWLEY, 2014). O que causa o atraso no consumo de oxigênio no início do exercício? Existem duas hipóteses para tal. Primeiro foi sugerido que, no início do exercício, o suprimento de oxigênio disponível para os múscu- los em contração é inadequado. Isso significa que, pelo menos em algumas mitocôndrias, ao menos em uma parte do tempo é possível que não haja molé- culas de oxigênio disponíveis para aceitar elétrons ao final das cadeias de transporte de elétron. Nitida- mente, se isso estiver correto, a taxa de fosforilação oxidativa e, portanto, todo o consumo de oxigênio corporal, seria restrito. A segunda hipótese sustenta a ocorrência de um atraso, pois os estímulos para fosforilação oxidativa demoram algum tempo para atingir seus níveis finais e produzir totalmente seus efeitos em uma dada intensidade de exercício. Sa- be-se que a cadeia transportadora de elétrons é es- timulada por ADP e Pi e no começo do exercício as concentrações de ADP e Pi estão meramente acima dos níveis de repouso, uma vez que a concentração de ATP está sendo mantida pela PC e glicólise acele- rada. No entanto, chega um momento que estes dois compostos começam a aumentar e passam a sinali- zar para que a cadeia transportadora de elétrons se torne mais ativa (POWERS; HOWLEY, 2014). Os indivíduos treinados atingem o estado está- vel do VO2 mais rápido do que os indivíduos sem treinamento (Figura 19) e, como consequência, apresentam um déficit de oxigênio menor. Qual a explicação para essa diferença? Teoricamente, isso decorre de adaptações cardiovasculares e/ou mus- culares induzidas pelo treinamento de resistência. Em termos práticos, isso significa que a produção aeróbia de ATP está ativa antes do início do exercí- cio e acarreta uma produção menor de lactato e H+ no indivíduo treinado, em comparação ao indivíduo sem treinamento (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011; POWERS; HOWLEY, 2014). Figura 19 - Indivíduos treinados atingem estado estável mais rápido Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 170). 0 0 20 15 10 5 2 Duração do exercício (min) Re po us oCo ns um o de o xi gê ni o (m l/k g/ m in ) 4 5 8 10 VO2 no ritmo estável Treinados Destreinados Dé�cit de oxigênio treinados Dé�cit de oxigênio destreinados EDUCAÇÃO FÍSICA 37 RESPOSTAS METABÓLICAS NA FASE DE RECUPERAÇÃO DO EXERCÍCIO Da mesma forma que a taxa meta- bólica não aumenta instantanea- mente com o início do exercício, ao finalizar uma sessão de treinamento, a taxa metabólica não cai instanta- neamente, mas continua alta por algum tempo, variando esse tempo, principalmente, pela intensidade do exercício realizado. A este consumo elevado de oxigênio após a interrupção do exercício físico damos o nome de consumo excessivo de oxigênio pós-esforço, o EPOC (do nome em inglês excess post-exercise oxygen consumption) (Figura 20). Estudos apontam que o EPOC poderia ser dividido em duas partes: 1) parte rápida, imediatamente subsequente ao exercício (cerca de 2-3 minutos após o exercício) e 2) parte lenta, que persiste por mais de 30 minu- tos após o exercício (POWERS; HOWLEY, 2014). Figura 20 - Consumo de oxigênio pós-esforço. a) Alcançar o estado estável durante o exercício resulta num EPOC curto. b) Não alcançar o estado estável durante o exercício resulta um EPOC prolongado. Fonte: Powers e Howley (2014, p. 72). 3 2,5 2 -4 -2 (a) (b) 0 2 4 6 8 10 12 14 1,5 VO 2 (L • m in -1 ) VO2 em repouso basal Tempo (minutos) O suprimento de ATP aeróbio atende à demanda VO2 em estado estável Componente rápido Componente lento EPOC 1 0,5 Dé�cit de O2 3 4 5 2,5 3,5 4,5 2 -4 -2 0 2 8 10 14 16 20 1,5 VO 2 (L • m in -1 ) VO2 em repouso basal VO2 mais alto alcançavel Necessidade de O2 Componente rápido Término do exercício Componente lento EPOC1 0,5 4 6 12 2218 Dé�cit de O2 38 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO A restauração das reservas de PC e de oxigênio no músculo (O2 ligado à mioglobina) e no sangue (O2 ligado à hemoglobina) é concluída em 2-3 minutos de recuperação e compreendem a parte rápida. Em adição, a temperatura corporal elevada, a gliconeo- gênese para converter lactato em glicose, os níveis elevados de adrenalina e noradrenalina e os valores acima da normalidade de frequência cardíaca e fre- quência respiratória seriam os influenciadores da fase lenta do EPOC. tizar que a transição do sistema ATP-PC para uma maior dependência da glicólise durante o exercício não constitui uma alteração abrupta e sim uma mu- dança gradual de uma via para outra (MAUGHAN; GLEESON; GREEENHAFF, 2000). Os eventos com duração superior a 45 segun- dos usamuma combinação de todos os três sistemas de energia (ATP-PC, glicólise anaeróbia e vias ae- róbias). Em geral, o exercício intenso com duração aproximada de 60 segundos usa uma proporção de produção de energia anaeróbia/aeróbia de 70%/30%, enquanto os eventos com duração de 2-3 minutos empregam vias bioenergéticas anaeróbias e aeróbias praticamente na mesma proporção (50%/50%), para suprir o ATP necessário (MAUGHAN; GLEESON; GREEENHAFF, 2000). Já a energia necessária à realização do exercício prolongado (duração superior a 10 minutos) é forne- cida, primariamente, pelo metabolismo aeróbio. Um consumo de oxigênio em estado estável geralmente pode ser mantido durante o exercício submáximo, de intensidade moderada. Entretanto, essa regra apresenta duas exceções: 1) o exercício prolongado realizado em ambiente quente e úmido acarreta uma tendência crescente de consumo de oxigênio, invia- bilizando a manutenção do estado estável, mesmo que a taxa de trabalho seja constante; 2) o exercício contínuo a uma taxa de trabalho relativamente alta (>75% VO2máx) ocasiona uma elevação lenta do consumo de oxigênio com o passar do tempo. Nas duas situações, o grande problema está na maior produção de adrenalina e noradrenalina (visto que o bloqueio da ligação desses hormônios ao seu recep- tor por fármacos possibilita a manutenção do estado estável) e no maior aumento da temperatura corpo- ral (POWERS; HOWLEY, 2014). O que emagrece mais, alta intensidade e curta duração ou baixa intensidade e longa dura- ção? Ambas as respostas são verdadeiras. Correto será escolher a que melhor se ade- quar ao indivíduo. Não existe receita pronta! REFLITA RESPOSTAS METABÓLICAS AO EXERCÍ- CIO: INFLUÊNCIA DA DURAÇÃO E DA IN- TENSIDADE A energia usada para realizar um exercício de cur- ta duração e alta intensidade é fornecida primaria- mente pelas vias metabólicas anaeróbias, porém se a produção de ATP é dominada pelo sistema ATP- -PC ou pela glicólise, depende primeiramente da duração da atividade. Em geral, o sistema ATP-PC pode suprir quase todas as necessidades de ATP para realização de trabalho em eventos com duração de 1-5 segundos. O exercício intenso com duração superior a 5 segundos começa a usar a capacidade de produção de ATP por glicólise. É preciso enfa- 39 considerações finais N esta unidade, focamos no metabolismo energético e na síntese da forma estocável de energia no corpo, o ATP. Abordamos assuntos relacionados ao gasto energético diário, que remeteram grande im- portância para quatro elementos básicos que envolvem tal condição e falamos sobre alguns fatores que podem refletir em maior ou menor gasto ener- gético diário, por influenciar direta ou indiretamente um destes quatro fatores. Refletimos também sobre o papel dos diferentes substratos energéticos, além de descrevermos com algum detalhe os sistemas básicos de geração de energia por via anaeróbia e aeróbia, o que possibilita ao nosso corpo manter o processo de contração muscular na presença ou na ausência de quantidades adequadas de oxigênio, assim como a relação destes mecanismos com a intensidade do exercí- cio e a possibilidade de mantê-los por um tempo maior ou menor (com os exer- cícios anaeróbios durando menos tempo que os aeróbios). Somado a estes quesitos, abordamos o papel de cada via metabólica nas di- ferentes fases de uma sessão de exercício (déficit de oxigênio, exercício propria- mente dito e recuperação pós-exercício), demonstrando o importante papel das vias aeróbias durante o repouso, das vias anaeróbias durante a fase de transição do repouso para o exercício e a permanência desta via para a ressíntese de ATP até a exaustão em esforços de alta intensidade, ou a transição para as vias aeróbias durante a realização de exercícios de longa duração. Além disso, ainda durante as fases da sessão de exercício, visualizamos o papel das vias aeróbias durante a fase de recuperação, em que o corpo consome muito oxigênio para restaurar elemen- tos desgastados durante a sessão de treino. Espero que você, caro(a) aluno(a), tenha extraído o máximo possível de in- formação desta unidade, e nos vemos na próxima. 40 atividades de estudo 1. Ao dormir ou permanecer realizando uma atividade sentado ou deitado, ape- sar do baixo gasto energético, nosso corpo ainda assim precisa de energia. Baseado nesta colocação, incluindo todas as atividades passíveis de serem realizadas em repouso, qual a principal via de fornecimento de energia que permite a manutenção da realização desta atividade? a) Via glicolítica anaeróbia e vias aeróbias. b) Via aeróbia e fosfocreatina. c) Fosfocreatina e glicólise. d) Vias aeróbias. e) Vias anaeróbias e glicose. 2. Durante a fase de transição do repouso ao exercício, o organismo se encontra em déficit de oxigênio. Quais as vias metabólicas utilizadas nesta fase? a) Via glicolítica anaeróbia e vias aeróbias. b) Via aeróbia e fosfocreatina. c) Fosfocreatina e glicólise anaeróbia. d) Vias aeróbias. e) Via anaeróbia e fosfocreatina. 3. Indivíduos que realizam exercícios físicos regularmente também apresen- tam uma fase de déficit de oxigênio toda vez que inicia seu treino. Porém, ao contrário do que ocorre em indivíduos sedentários, este período de tempo é menor. Sabendo disso, quais os fatores que fazem com que o período de déficit de oxigênio sejam menores nos indivíduos treinados em re- lação aos não treinados? a) Adaptações nos sistemas cardiovascular e muscular. b) Adaptações nos sistemas renal e nervoso. c) Adaptações nos sistemas imune e reprodutor. d) Adaptações nos sistemas cardiovascular e respiratório. e) Adaptações nos sistemas cardiovascular e renal. 4. Quando terminamos uma sessão de exercício, o nosso corpo continua con- sumindo mais oxigênio e gastando mais energia em comparação ao repouso por um determinado período de tempo. Esta fase compreende o EPOC. O EPOC pode ser dividido em uma fase rápida e uma fase lenta. Sendo assim, que condições influenciam a porção rápida do EPOC? a) Frequência cardíaca e respiratória elevadas, níveis dos hormônios adre- nalina e noradrenalina elevados. 41 atividades de estudo b) Remoção do lactato, ressíntese do ATP e recuperação das reservas de O2. c) Ressíntese da PC e recuperação das reservas de O2 na mioglobina e hemoglobina. d) Temperatura elevada e remoção do lactato da circulação. e) Remoção de lactato, ressíntese do ATP e temperatura elevada. 5. Por que indivíduos correndo em clima quente e úmido apresentam um qua- dro de fadiga precoce em relação a indivíduos que não o fazem, porém estão correndo na mesma intensidade? a) Sabe-se que fatores como temperatura e umidade elevada, assim como correr próximo do limiar do lactato (85% do VO2max) são fatores que impedem a manutenção do estado estável, levando a fadiga precoce. b) Provavelmente o nível de condicionamento dos indivíduos são diferentes. c) Pelo fato do calor aumentar a transpiração e desidratar o indivíduo que tem que parar devido a sede. d) Ocorre uma menor produção de adrenalina e noradrenalina e uma au- mento da temperatura corporal. e) Pelo fato de que a energia necessária à realização do exercício prolon- gado é fornecida, primariamente, pelo metabolismo anaeróbio. 6. Na célula, onde ocorrerá a reação da fosfocreatina, glicólise, o ciclo do ácido cítrico e a cadeia transportadora de elétrons, respectivamente? a) Citosol, Citosol, Citosol, Mitocôndrias. b) Citosol, Mitocôndria, Mitocôndria, Mitocôndria. c) Mitocôndria, Citosol, Mitocôndria, Mitocôndria. d) Citosol, Citosol, Mitocôndria, Mitocôndria. e) Citosol, Citosol, Mitocôndria, Citosol. 7. Quais os substratos energéticos utilizados, principalmente, nas seguintes mo- dalidades esportivas: corrida de 100m, corrida de 400m e corrida de 10000m? a) Fosfocreatina, fosfocreatina e glicólise anaeróbia. b) Fosfocreatina, glicólise anaeróbia e vias aeróbias. c) Vias aeróbias, glicólise anaeróbia e fosfocreatina. d) Glicólise anaeróbica, vias aeróbicase fosfocreatina. e) Vias anaeróbias, glicólise anaeróbia e vias aeróbicas. 42 LEITURA COMPLEMENTAR Fatores que infl uenciam no gasto energético em exercício Foram poucas as pesquisas de base sobre o metabolismo energético humano que procura- ram abordar as necessidades de energia durante o exercício, particularmente, a infl uência de tamanho corporal, idade, sexo e destreza. Porém, atualmente sabemos que esses fato- res intercorrentes desempenham uma importante fi nalidade para a prescrição do exercí- cio, assim como para estimar o dispêndio de energia a fi m de ajustar o balanço energético para a perda de peso corporal. Mahadeva e colaboradores realizaram um dos primeiros estudos de larga escala sobre o custo energético e que chamou a atenção para o dispêndio energético em duas formas comuns de exercício: subida e descida de um degrau (step), que produzem um trabalho externo mensurável para elevar a massa corporal, e a caminhada em um plano horizontal com uma velocidade constante. Os pesquisadores fi zeram múltiplas observações em 50 homens e mulheres com 13 a 79 anos de idade, com diversas etnias, cujo peso corporal variava de 48 a 110 kg. As mensurações incluíram a medida do metabolismo basal e os estudos com exercício adotaram as mensurações do consumo de oxigênio por meio de um espirômetro portátil, realizando um protocolo de subida e descida em um banco com 25,4 cm de altura num ritmo previamente defi nido por um metrônomo durante 10 minutos e uma caminhada numa pista por 10 minutos a 4,8 km/h. Este estudo pioneiro foi um dos primeiros a demonstrar que o gasto energético variava diretamente com o peso corporal do indivíduo, sendo maior conforme maior o peso do indivíduo em atividades no qual o deslocamento do corpo é necessário (como caminhar de um ponto “a” até um ponto “b” ou subir e descer um degrau). Somado a isto, também observou que fatores como idade, sexo, etnia e a dieta previa a sessão de exercício que contribuía pouco no sentido de prever o dispêndio energético. Desta forma, devido aos resultados encontrados por Mahadeva e seus colaboradores, po- demos, atualmente, prever com maior exatidão o dispêndio de energia durante uma cami- nhada em ritmo estável, uma corrida ou um exercício de subida e descida de escada (além de qualquer outro que envolva deslocamento) com base apenas no conhecimento da in- tensidade do exercício e da massa corporal do indivíduo, não requerendo o conhecimento de outras variáveis. Fonte: Mahadeva K. et al. (1953, p. 121, 225). 43 material complementar Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho humano Willian D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L Katch Editora: Guanabara koogan Sinopse: este livro traz uma abordagem muito ampla sobre os aspectos relaciona- dos à bioenergética e ao metabolismo e sua relação com a nutrição e o exercício físico. Para aqueles que desejam aprofundar seus conhecimentos na relação entre as áreas do conhecimento nutrição e exercício é de grande valia a sua leitura. Indicação para Ler : este livro traz uma abordagem muito ampla sobre os aspectos relaciona- dos à bioenergética e ao metabolismo e sua relação com a nutrição e o exercício físico. Para aqueles que desejam aprofundar seus conhecimentos na relação entre 44 referências gabarito DEVILIN, T. M. Manual de bioquímica com correlações clínicas. São Paulo: Blucher, 2011. MAHADEVA, K.; et al. Individual variations in the metabolic cost of standardi- zed exercises: the e� ects of food, age, sex and race. J Physiol 1953; 121: 225. McARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. I. Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho humano. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2011. MAUGHAN, R. J.; BURKE, L. M. Nutrição esportiva. São Paulo: Artmed, 2004. MAUGHAN, R.; GLEESON, M.; GREEENHAFF, P. L. Bioquímica do exercício e do treinamento. São Paulo: Manole, 2000. NELSON, DL; COX, MM. Princípios de bioquímica de Lehninger. São Paulo: Artmed, 2014. POWERS S., HOWLEY E. T. Fisiologia do exercício. São Paulo: Manole, 2014. 1. D 2. C 3. A 4. C 5. A 6. D 7. B UNIDADEUNIDADE II Professor Dr. Felipe Natali Almeida Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: • Sistema cardiovascular • Funcionamento do sistema cardiovascular em exercício • Sistema respiratório • Resposta do sistema respiratório ao exercício físico Objetivos de Aprendizagem • Fornecer uma visão geral da estrutura e da função do sistema cardiovascular. • Discutir o funcionamento do sistema cardiovascular durante o exercício físico. • Entender a estrutura e função do sistema respiratório. • Discutir as adaptações sofridas pelo sistema respiratório em exercício. SISTEMAS FORNECEDORES DE OXIGÊNIO: SISTEMA CARDIOVASCULAR E RESPIRATÓRIO E SUA RELAÇÃO COM O EXERCÍCIO FÍSICO unidade II INTRODUÇÃO O lá, seja bem-vindo(a) a esta segunda unidade de nosso livro de Fisiologia geral e do movimento. Neste momento, após ter- mos aprendido sobre a geração de energia pelo organismo em nossa primeira unidade, trataremos de um outro importante assunto: a obtenção de oxigênio pelos tecidos corporais. Para tanto, o sis- tema cardiovascular e respiratório trabalham em sintonia para poderem suprir as demandas corporais deste gás, nos possibilitando gerar energia de forma aeróbia (conforme visto na unidade anterior), assim como para eliminar efetivamente o gás carbônico, mantendo a homeostasia (equilí- brio) corporal. Além dos desafios impostos a estes dois sistemas durante o repou- so, sabemos que durante o exercício temos um grande incremento da demanda muscular por oxigênio, visto que a necessidade de geração de energia (ATP) é muito maior quando estamos correndo, nadando, pe- dalando, na academia, ou realizando qualquer outro exercício físico ao comparar com o estado de repouso. Sabemos que durante o exercício intenso, a demanda pode se tornar 15-25 vezes maior do que no repouso. Diante disso, veremos ao longo desta unidade que o principal pro- pósito do sistema cardiorrespiratório é distribuir quantidades adequadas de oxigênio e eliminar os resíduos formados nos tecidos corporais. Além disso, o sistema cardiovascular também atua transportando nutrientes e ajuda a regular a temperatura, enquanto o sistema respiratório atua como auxiliar no equilíbrio de ácidos e bases do corpo. É importante lembrar que o sistema respiratório e cardiovascular atu- am como uma “unidade conjunta”, visto que o sistema respiratório adi- ciona oxigênio e remove dióxido de carbono no sangue, enquanto o siste- ma cardiovascular é responsável pela distribuição do sangue oxigenado e dos nutrientes aos tecidos, de acordo com suas necessidades. 50 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Sistema Cardiovascular EDUCAÇÃO FÍSICA 51 Vamos começar a discutir as formas como o corpo mantém o equilíbrio dos gases (em especial, man- tendo o fornecimento adequado de oxigênio e a re- moção do gás carbônico), algo que requer o funcio- namento em conjunto do sistema cardiovascular e respiratório. Neste primeiro momento, iniciaremos com uma visão geral do sistema cardiovascular em repouso e, posteriormente, analisaremos a forma como este sistema funciona em exercício. ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA CARDIO- VASCULAR O sistema cardiovascular consiste em um sistema fechado por meio do qual o sangue circula por to- dos os tecidos corporais. Basicamente, consiste em uma conexão contínua de uma bomba, um circuito de distribuição de alta pressão, canais de permuta e o circuito de coleta e de retorno de baixa pressão. Se forem estendidos em uma única linha, os apro- ximadamente 160.000km de vasos sanguíneos de um adulto de tamanho médio circundariam a Terra cerca de quatro vezes (McARDLE; KATCH; KAT- CH, 2011). Como dito, a circulação sanguínea re- quer a ação de uma bomba muscular, o coração, que cria a força propulsora necessária para movimentar o sangue ao longo do sistema de vasos. O sangue viajapelo corpo saindo do coração pelas artérias e retornando pelas veias. Este sistema é considerado fechado porque as artérias e veias permanecem em continuidade entre si por meio de vasos menores. As artérias ramificam-se extensivamente para formar uma rede de vasos menores denominados arterío- las, que continuam se ramificando em vasos meno- res denominados de capilares. Estes são os meno- res e mais numerosos vasos sanguíneos do corpo. A partir deste ponto, o sangue passa a retornar em sentido ao coração por meio do reagrupamento dos vasos capilares em vênulas. Conforme as vênulas se- guem de volta ao coração, aumentam de tamanho e transformam-se em veias. As veias principais es- vaziam-se no coração (POWERS; HOWLEY, 2014). Coração O coração proporciona o impulso para o fluxo de sangue. Localizado na parte mediana da cavidade torácica, cerca de dois terços de sua massa ficam à esquerda da linha média do corpo. Esse órgão mus- cular pesa cerca de 310g para um homem adulto de tamanho médio e 255g para uma mulher de tama- nho médio e bombeia cerca de 70mL em cada bati- mento, totalizando, em repouso, cerca de 7.200L/dia (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Está dividido em quatro câmaras e, frequente- mente, é descrito como sendo duas bombas em uma. O átrio e ventrículo direitos formam a bomba direi- ta, enquanto o átrio e ventrículo esquerdos consti- tuem a bomba esquerda. Estes lados são separados por uma parede muscular denominadas de septo interatrial (entre átrios direito e esquerdo) e septo interventricular (entre ventrículos direito e esquer- do), evitando que o sangue presente em cada um dos lados se misture. Funcionalmente, as câmaras ocas que compreendem cada lado do coração apresentam funções distintas (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011; POWERS; HOWLEY, 2014): 52 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Valva pulmonar Veia cava superior Átrio direito Valva tricúspide Ventrículo direito Ventrículo esquerdoSepto Artéria pulmonar Veia pulmonar Átrio esquerdo Valva mitral Valva aórtica Figura 1 - Visão simplificada do coração: observe aqui a localização das valvas entre os átrios e ventrículos e entre os ventrículos e os grandes vasos • “coração direito”: responsável por receber o sangue que retorna de todas as partes do corpo (especificamente o átrio direito) e por bombear o san- gue para os pulmões, para que possa ser oxigenado (especificamente o ventrículo direito); • “coração esquerdo”: lado que recebe sangue oxigenado proveniente dos pulmões (átrio esquerdo) e que bombeia o sangue para a aorta a fim de ser distribuído por todo o corpo (ventrículo esquerdo). No coração, o sangue move-se dos átrios para os ventrículos e, a partir disso, para dentro das artérias. Para prevenir o movimento retrógrado do sangue, o coração conta com quatro valvas, as atrioventriculares (que impedem o movimento retró- grado do sangue do ventrículo de volta para os átrios), a valva semilunar aórtica (que impede o retorno do sangue da aorta para o ventrículo esquerdo) e a valva semilunar pulmonar (que impede o retorno de sangue das artérias pulmonares para o ventrículo direito) (Figura 1) (POWERS; HOWLEY, 2014). EDUCAÇÃO FÍSICA 53 Outra particularidade do tecido que compõe o coração é sua parede, subdividida em três camadas, sendo, de dentro para fora, denominadas de endocárdio, mio- cárdio e epicárdio (para uma noção geral das três camadas, conforme a Figura 2). O endocárdio é a camada interna composta por células endoteliais que atuam como uma barreira entre o sangue presente dentro das câmaras cardíacas e a pa- rede cardíaca. O miocárdio é a camada intermediária formada por células mus- culares, sendo responsável pela contratilidade do coração e capaz de se adaptar às exigências impostas a ele hipertrofiando. Já o epicárdio, a camada mais externa, funciona como uma capa protetora e que também minimiza o atrito do coração com estruturas externas a ele (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Figura 2 - A parede do coração e suas três camadas Fonte: Powers e Howley (2014, p. 192). 54 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Circulação pulmonar e sistêmica Também conhecidas como pequena e grande circulação, a circulação pulmo- nar e sistêmica (respectivamente) tem características distintivas entre elas. A circulação pulmonar é restrita ao coração e pulmão e tem por fi nalidade a oxige- nação do sangue e a remoção do dióxido de carbono presente nessa circulação. O sangue que retorna ao átrio direito por meio das grandes veias passa para o ven- trículo direito e é ejetado para as artérias pulmonares, que o direciona ao pulmão para realização das trocas gasosas. Após esta etapa, o sangue oxigenado retorna ao átrio esquerdo pelas veias pulmonares. Note que nesta circulação temos sangue desoxigenado circulando por artérias e sangue oxigenado circulando por veias. Já a circulação sistêmica ocorre entre o co- ração e os demais tecidos do organismo. Inicia-se com o sangue oxigenado fl uindo do átrio esquerdo para o ventrículo es- querdo que ejeta este sangue para a aorta que irá distribuí-lo a todos os tecidos do corpo (Figura 3) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). EDUCAÇÃO FÍSICA 55 Artéria carótida interna Artéria carótida externa Artéria carótida comum Artéria braquiocefálica Artéria axilar Artéria vertebral Artéria subclávia Arco aórtico Aorta ascendente Aorta torácica Artéria coronária Artéria renal Artéria gonádica Artéria ilíaca comum Artéria ilíaca interna Artéria ilíaca externa Artéria femoral Artéria poplítea Artéria tibial anterior Artéria tibial posterior Arco dorsal Artéria braquial Artéria radial Artérias digitais Artéria ulnar Palmar profunda Palmar super�cial Artéria mesentérica superior Artéria mesentérica inferior Tronco celíaco: Artéria esplênica Artéria gástrica esquerda Figura 3 - Visão geral da circulação pulmonar e sistêmica, associado uma uma visão geral dos ra- mos da aorta, responsáveis por distribuir sangue para os demais tecidos que não o pulmão Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 314). Volume sanguíneo Área corporal ml % Coração 360 7,2 Pulmões Artérias 130 2,6 Capilares 110 2,2 Veias 200 4,0 Sistênica Aorta, grandes Artérias 300 6,0 Pequenas Artérias 400 8,0 Capilares 300 6,0 Pequenas veias 2,300 46,0 Grandes Veias 900 18,00 Total 5,000 100,00 Veias provenientes da parte superior do corpo Veia cava superior Aorta Rins Pernas Cabeça e braços Artérias para a parte superior do corpo Artéria pulmonar Veia porta Veias hepáticas Veia cava inferior Veias provenientes da parte inferior do corpo Artérias para a parte inferior do corpo Canal alimentar Átrio esquerdo Artéria hepática Ventrículo direito Ventrículo esquerdo Átrio direito Veia pulmonar Pulmão Pulmão 56 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Ciclo cardíaco O ciclo cardíaco refere-se ao padrão repetitivo de contração e relaxamento do coração. A fase de con- tração é denominada sístole e o período de relaxa- mento é chamado de diástole. Átrios e ventrículos se contraem e relaxam. A contração atrial ocorre durante a diástole ventricular, enquanto o relaxa- mento atrial ocorre durante a sístole ventricular. O coração, portanto, exibe uma ação de bombeamen- to em duas etapas: primeiro, os átrios contraem-se juntos, esvaziando o sangue atrial dentro dos ven- trículos e, num segundo momento (cerca de 0,1s após a contração atrial), os ventrículos contraem- -se e distribuem o sangue para dentro dos circui- tos sistêmico e pulmonar. Em repouso, a contração ventricular durante a sístole ejeta cerca de 2/3 do sangue contido nos ventrículos, deixando cerca de 1/3 ainda nos ventrículos. Esses, então, enchem-se de sangue durante a diástole seguinte (POWERS; HOWLEY, 2014). Para termos uma noção do tempo necessário para realização de cada ciclo, se apresentarmos uma frequência cardíaca de 75 batimentos por minuto, isso significa que o ciclo cardíaco total terá uma duração de 0,8 segundos (60s dividido por75 ba- timentos), sendo que 0,5 segundos corresponderá à diástole e 0,3 segundos à sístole. Se os batimentos por minuto aumentarem (por exemplo, para cerca de 180 batimentos por minuto), observa-se uma re- dução no tempo total de cada ciclo cardíaco que, em especial, sofrerá diminuição no tempo de diástole (a diminuição no tempo da sístole é menor) (Figura 4) (POWERS; HOWLEY, 2014). Durante o ciclo cardíaco também ocorre alteração de pressão dentro das câmaras. De uma forma geral, sabemos que o fluxo sanguíneo sempre se direciona de um ambiente de maior pressão para um ambien- te de menor pressão. Desta forma, quando os átrios estão relaxados, a pressão em seu interior é baixa, o que possibilita a entrada de sangue a partir do siste- ma venoso. Conforme vai se enchendo, sua pressão aumenta e torna-se superior à pressão nos ventrícu- los, momento que o sangue direciona-se para esta câmara. Conforme o sangue vai se direcionando para os ventrículos, a pressão ali vai aumentando também, o que direcionará o sangue para as artérias (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Pressão arterial O sangue exerce pressão ao longo de todo o sistema vascular, contudo esta pressão é mais intensa junto às artérias, onde, em geral, é medida. Logo, a pressão arterial consiste na força exercida pelo sangue con- tra a parede das artérias, sendo influenciada pelos seguintes fatores: a) volume sanguíneo; b) frequên- cia cardíaca; c) volume de ejeção; d) resistência vas- cular periférica; e) viscosidade sanguínea. Todos os fatores são diretamente proporcionais aos valores da pressão arterial, ou seja, um aumento em qualquer um destes levará a um aumento na pressão arterial Sístole Sístole Diástole Diástole 0,5 segundo0,3 segundo 0,13 segundo0,2 segundo Repouso Frequência cardíaca = 75 bpm Exercício intenso Frequência cardíaca = 180 bpm Figura 4 - Tempo do ciclo cardíaco em repouso e exercício Fonte: Powers e Howley (2014, p. 194). EDUCAÇÃO FÍSICA 57 e uma redução em qualquer um destes levará a uma queda na pressão arterial (HALL, 2012). A pressão arterial pode ser estimada com o uso de um esfigmomanômetro. A pressão arterial nor- mal de um homem adulto é de 120/80 mmHg (milí- metros de mercúrio), enquanto a pressão de mulhe- res tende a ser um pouco mais baixa (110/70mmHg). O número maior, em geral, refere-se à pressão arte- rial sistólica, sendo a pressão gerada durante a sís- tole ventricular. Durante o relaxamento ventricular (diástole), a pressão arterial diminui e representa a pressão arterial diastólica (geralmente o valor mais baixo) (POWERS; HOWLEY, 2014). A regulação a curto prazo é realizada pelo sis- tema nervoso simpático e, de uma forma resumida, ocorre da seguinte maneira: uma queda na pressão arterial (que pode ocorrer durante um quadro de desidratação, por exemplo, devido à diminuição do volume sanguíneo associada) será sinalizada ao sis- tema nervoso central que ativará o sistema nervo- so simpático, aumentando a frequência cardíaca, a força de contração do coração (aumentando o vo- lume de ejeção) e a resistência vascular periférica, resultando no aumento da pressão arterial. Já um aumento na pressão arterial (resultante de um susto, ou durante o exercício, por exemplo) ao ser sinaliza- do no sistema nervoso central, levará a um bloqueio do sistema nervoso simpático, reduzindo a pressão arterial. Em relação à regulação a longo prazo, ela é dependente dos rins, que regulam a pressão ar- terial controlando o volume sanguíneo (POWERS; HOWLEY, 2014). Quando estes mecanismos não são eficientes, a pressão arterial pode permanecer cronicamente alta (denominada hipertensão arterial), sendo ca- racterizada, assim, com pressão arterial acima de 140/90mmHg. A hipertensão é classificada em uma dentre duas categorias: 1) hipertensão primária ou essencial; 2) hipertensão secundária. A causa de hi- pertensão primária é multifatorial, ou seja, existem vários fatores cujos efeitos combinados produzem a hipertensão. Constitui cerca de 90-95% de todos os casos relatados da doença. Já a hipertensão secun- dária resulta de alguns processos patológicos com- provados e, portanto, é secundária a outra doença e, ao contrário da hipertensão primária que não apresenta resolução (apenas controle), a hipertensão secundária é “curada” a partir do momento que se trata da doença que levou ao seu desenvolvimento (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Ao longo de um dia, a pressão arterial não perma- nece igual, ou seja, ela apresenta oscilações de acor- do com os eventos passados nas 24 horas. Sendo assim, como essas oscilações ocorrem? Conforme visto anteriormente, a pressão arterial é dependente de cinco fatores e variações, em qualquer um deles resultará em modificações na pressão. Porém, esta pressão não pode permanecer alta ou baixa durante todo o tempo. Para tanto, apresentamos mecanis- mos de regulação da pressão arterial, denominados de mecanismos de regulação aguda (curto prazo) e de regulação a longo prazo. 58 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Atividade elétrica do coração Não sei se você já reparou, mas você não precisa enviar um sinal consciente para o coração contrair e relaxar. Ele bate, acelera e desacelera sem o seu “consentimento”. Isso só é possível devido a um sis- tema formado por células especializadas presente na constituição do coração, responsável pela geração da atividade elétrica que levará, ao final do processo, no batimento cardíaco. No coração normal, a atividade elétrica espontâ- nea limita-se a uma região específica localizada no átrio direito chamada de nodo sinoatrial (nodo SA), que atua como um marcapasso cardíaco. Quando o nodo SA atinge o limiar de despolarização e dispara, a onda de despolarização dissemina-se ao longo dos átrios e resulta na contração atrial. A onda de despo- larização atrial não pode atravessar diretamente para dentro dos ventrículos, mas deve ser transportado por meio de um condutor especializado. Este tecido condutor irradia a partir de uma pequena massa de células denominada de nodo atrioventricular (nodo AV). Esse nodo distribui esta informação aos ventrí- culos por um par de vias condutoras denominadas de ramos direito e esquerdo (é importante ressaltar que a passagem da atividade elétrica pelo nodo AV é retardada em cerca de 0,1 segundo, tempo neces- sário para que os ventrículos se encham antes que a informação elétrica, que irá levá-lo à despolarização e contração, chegue). Ao chegarem nos ventrículos, estas vias condutoras se ramificam em fibras meno- res denominadas de fibras de Purkinje, que espa- lham a onda de despolarização por todo o ventrícu- lo, levando à completa contração do coração (Figura 5) (POWERS; HOWLEY, 2014). A hipertensão arterial é definida como o au- mento contínuo da pressão arterial acima dos valores de 140mmHg para pressão arte- rial sistólica e 90mmHg para pressão arterial diastólica. Inúmeras são as estratégias farma- cológicas para o seu tratamento, porém nós da área da educação física devemos entender o papel do exercício físico como um agente terapêutico. De uma forma geral, os efeitos benéficos do exercício físico envolvem, primei- ramente, a prevenção da instalação da hiper- tensão arterial e, após instalada, o tratamento inicial do indivíduo hipertenso, visando evitar o uso ou reduzir o número de medicamentos e de suas doses. Em indivíduos sedentários e hipertensos, reduções clinicamente significa- tivas na pressão arterial podem ser consegui- das com o aumento relativamente modesto na quantidade de atividade física realizada semanalmente. Fonte: Monteiro (2004). SAIBA MAIS Nodo atrioventricular Nodo sinoatrial Ramo direito Fibras de Purkinje ramo esquerdo Feixe de His Figura 5 - Sistema de condução elétrico do coração EDUCAÇÃO FÍSICA 59 Débito cardíaco O débito cardíaco é o produto da frequência cardí- aca (FC) pelo volume sistólico (VS - quantidade de sangue bombeada por batimento cardíaco). Desta forma,o débito cardíaco pode aumentar em decor- rência da elevação da frequência cardíaca e/ou do volume sistólico. A Tabela 1 apresenta valores de débito cardíaco em repouso e exercício de pessoas sedentárias e treinadas. Tabela 1 − Débito cardíaco: observe os valores de débito cardíaco entre indivíduos sedentário e treinados nas condições repouso e exercício e identifique as variações na FC e VS entre eles Indivíduo FC (batimentos/min) VS (mL/batimento) Q (L/min) Repouso Homem sem treinamento 72 x 70 = 5,00 Mulher sem treinamento 75 x 60 = 4,50 Homem treinado 50 x 100 = 5,00 Mulher treinada 55 x 80 = 4,40 Exercício máximo Homem sem treinamento 200 x 110 = 22,0 Mulher sem treinamento 200 x 90 = 18,0 Homem treinado 190 x 180 = 34,2 Mulher treinada 190 x 125 = 23,8 Fonte: Powers e Howley (2014, p. 201). Basicamente, quando pensamos no controle das variá- veis que influenciam no débito cardíaco, sabemos que a frequência cardíaca é influenciada principalmente pela atividade do sistema nervoso autônomo, no qual a porção parassimpática resulta numa diminuição e a porção simpática leva ao seu aumento (HALL, 2012). Já o volume sistólico depende de três fatores princi- pais: 1) enchimento das câmaras ventriculares; 2) resistência à saída do sangue do coração; 3) força de contração do coração. De uma forma geral, sabemos que quanto maior o enchimento ventricular e maior a força de contração, maior será o volume sistólico e quanto menor for a resistência à saída do sangue do coração, maior será o volume sistólico (HALL, 2012). 60 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Agora que já conhecemos o funcionamento do sistema cardiovascular em re- pouso, trataremos das alterações ocorridas no momento em que começamos a nos exercitar, necessárias para suprir o organismo com a nova demanda de oxigênio e energia. ALTERAÇÕES DO DÉBITO CARDÍACO EM EXERCÍCIO O débito cardíaco aumenta durante o exercício de forma diretamente proporcional à taxa metabólica necessária à realização do exercício. De acordo com a Figura 6, podemos observar que a relação existente entre o débito cardíaco e o percentual de consumo máximo de oxigênio (representado pela diferença de oxigênio arterio- venosa) é essencialmente linear. Isso signifi ca que quanto maior a necessidade de oxigênio pelo corpo, mais o sistema cardiovascular tem que trabalhar, aumentan- do, assim, a frequência cardíaca, o volume sistólico e o débito cardíaco. Funcionamento do Sistema Cardiovascular em Exercício EDUCAÇÃO FÍSICA 61 sem treinamento ou moderadamente treinados, o volume sistólico não aumenta além de uma carga de trabalho de 40-60% do VO2máx. Portanto, em taxas de trabalho maiores de 40-60% do VO2máx, a elevação do débito cardíaco destes indivíduos se dá por meio de elevações apenas da frequência car- díaca. Porém, é importante salientar que em indi- víduos treinados não ocorre este platô (POWERS; HOWLEY, 2014). O débito cardíaco máximo tende a diminuir de modo linear tanto em homens quanto em mulheres após os 30 anos de idade, e isto se deve principalmen- te a uma diminuição da frequência cardíaca máxima que ocorre com o avanço da idade (representado pela fórmula de Karvonen = 220-idade) (McARDLE; KATCH; KATCH, 2011). ALTERAÇÕES NO CONTEÚDO ARTERIO- VENOSO MISTO DE OXIGÊNIO DURANTE O EXERCÍCIO A diferença arteriovenosa de oxigênio representa a quantidade de oxigênio captada de 100mL de sangue pelos tecidos durante uma viagem pelo circuito sistêmico (Figura 6). Um aumento des- sa diferença durante o exercício decorre de um aumento da quantidade de oxigênio captado e usado pela produção oxidativa de ATP pelo mús- culo esquelético. A relação existente entre o débi- to cardíaco (Q) e a diferença arteriovenosa (a-v) O2 e o consumo de oxigênio é dada pela equação de Fick (VO2= Q x (a-v)O2), que relata, de for- ma simplificada, que o VO2 é igual ao produto do débito cardíaco pela diferença arteriovenosa, significando que um aumento de qualquer um dos dois levará a um aumento do VO2 (POWERS; HOWLEY, 2014). Figura 6 - Relação entre frequência cardíaca, volume sistólico, débito cardíaco e diferença arteriovenosa de oxigênio Fonte: Powers e Howley (2014, p. 207). O aumento do débito cardíaco que ocorre duran- te o exercício realizado em posição vertical é me- diado por um aumento do volume sistólico e da frequência cardíaca. Entretanto, em indivíduos Pr es sã o ar te ria l (m m H G ) 240 200 160 120 80 25 50 75 100 Sistólica Média Diastólica D ife re nç a de O 2 ar te rio ve no sa (m L/ 10 0 m L) 18 12 6 25 50 75 100 D éb ito c ar dí ac o (L /m in ut o) 25 20 15 10 5 25 50 75 100 Fr eq uê nc ia c ar dí ac a (b pm ) 200 150 100 50 25 50 75 100 Percentual de VO2máx 40~40% V% VOO2máx Vo lu m e si st ól ic o (m L/ ba tim en to ) 140 120 100 80 25 50 75 100 62 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO REDISTRIBUIÇÃO DO FLUXO SANGUÍ- NEO NO EXERCÍCIO Para atender a demanda aumentada por oxigênio dos músculos esqueléticos durante o exercício, é ne- cessário aumentar o fluxo sanguíneo para o músculo e, ao mesmo tempo, reduzir o fluxo sanguíneo para os órgãos menos ativos, como fígado, rins e trato gastrointestinal (Figura 7). Durante um exercício máximo, 80-85% do débito cardíaco total é destina- do ao músculo esquelético, sendo que em repouso fica em torno de 15-20% (HALL, 2012). Figura 7 - Redistribuição de fluxo sanguíneo entre os tecidos na condição repouso e exercício Fonte: Powers e Howley (2014, p. 210). EDUCAÇÃO FÍSICA 63 FASES DO EXERCÍCIO E A RESPOSTA CAR- DIOVASCULAR As alterações nas variáveis cardiovasculares que ocorrem durante o exercício refletem o tipo e a intensidade de exercício realizado, a duração e as condições ambientais na qual o exercício está sen- do realizado. Influência emocional O exercício submáximo realizado em uma atmosfera emocionalmente carregada resulta em frequências cardíacas e pressões arteriais mais altas, em com- paração ao observado quando o mesmo trabalho é realizado em um ambiente emocionalmente neutro. Esta elevação se dá pelo incremento na atividade simpática ocorrido (POWERS; HOWLEY, 2014). Transição do repouso para o exercício No início do exercício, há um rápido aumento da frequência cardíaca, volume sistólico e débito car- díaco. Se a taxa de trabalho for constante e estiver abaixo do limiar do lactato, um platô de estado es- tável em termos de frequência cardíaca, volume sis- tólico e débito cardíaco é alcançado dentro de 2-3 minutos. Essa resposta é similar à observada no con- sumo de oxigênio no início do exercício (POWERS; HOWLEY, 2014). Recuperação do exercício A recuperação do exercício de baixa intensidade e curta duração geralmente é rápida, com todas as variáveis cardiovasculares voltando rapidamente aos níveis de repouso após este tipo de exercício. Porém, esta velocidade é variável de um indivíduo para outro, com potências de recuperação melhores em indivíduos mais bem treinados em comparação àqueles sem treinamento. Já a recuperação do exer- cício prolongado é bem mais lenta, sendo particu- larmente válido quando o exercício é realizado sob condições de calor e umidade, pois a temperatura corporal elevada retarda a queda da frequência car- díaca durante a recuperação do exercício (POWERS; HOWLEY, 2014). Exercício incremental As respostas cardiovasculares ao exercício incre- mental dinâmico envolvem incrementos em fre- quência cardíaca e débito cardíaco em proporção direta ao aumento no consumo de oxigênio pelos tecidos, assim como o aumento no fluxo sanguíneo sendo direcionado para o tecido. Isso garante que, conforme a necessidade de sintetizar ATP aumen- te, o suprimento de oxigênio que chega ao músculo também aumenta. Entretanto, tanto o débito cardí- aco quanto a frequência cardíaca atingem um platô em 100% do VO2máx, representando o teto máximo de oxigênio capaz de ser disponibilizado para a mus- culatura (POWERS;HOWLEY, 2014). O óxido nítrico é produzido no endotélio das arteríolas e promove o relaxamento da mus- culatura lisa arteriolar, resultando em vasodi- latação, com consequente aumento do fluxo sanguíneo. Porém, é degradado muito rápido. Sendo assim, devemos ou não utilizá-lo como agente de melhora de performance? REFLITA 64 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Exercício intermitente Quando o exercício é descontínuo (ex.: treinos in- tervalados), a extensão da recuperação da frequên- cia cardíaca e da pressão arterial entre cada série de exercícios depende do nível de condicionamento do indivíduo, das condições ambientais e da dura- ção e intensidade do exercício. Com a realização de um esforço relativamente leve em um ambiente frio, em geral, há recuperação completa entre as sé- ries de exercício em poucos minutos. Contudo, se o exercício for intenso ou o trabalho for realizado em um ambiente quente/úmido, há um aumento cumulativo da frequência cardíaca entre os esforços (POWERS; HOWLEY, 2014). A morte súbita é definida como uma morte inesperada, natural e não violenta que ocorre nas primeiras seis horas após o aparecimento dos sintomas. Podem ocorrer durante a realização do exercício físico ou após a realização de exercício físico, dentro de um período de uma hora. Em geral, principalmente quando relacionado ao exercício, é de origem cardiovascular, sendo em indivíduos com menos de 30 anos, geralmente resultante de um defeito genético e em pessoas com mais idade estão associadas em sua maioria com doença aterosclerótica. Porém, sabe-se que a combinação de uma história médica adequada com um exame médico completo realizado por um médico qualificado pode, geralmente, identificar indivíduos com cardiopatia não detectada ou defeitos genéticos que os colocariam em risco de terem morte súbita durante a prática de exercícios. Desta forma, reflita sobre o papel da avaliação médica aos praticantes de atividade física regular e/ou em novos ingressantes, independente da idade. Fonte: Bronzatto, Silva e Stein (2001, p. 163-169). SAIBA MAIS Exercício prolongado Durante um exercício prolongado, observa-se a manutenção do débito cardíaco em um nível constante ao longo de toda a duração do exercí- cio. Entretanto, conforme a duração do exercício aumenta, o volume sistólico declina e a frequên- cia cardíaca aumenta. Isto ocorre, geralmente, pela diminuição do volume plasmático durante o exercício prolongado, que levará a uma redução do volume sistólico e consequente compensação pelo aumento da frequência cardíaca (POWERS; HOWLEY, 2014). EDUCAÇÃO FÍSICA 65 66 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Agora que já estudamos o sistema cardiovascular, iremos abordar a estrutura e função do sistema respiratório para compreendermos a importância deste siste- ma no fornecimento de oxigênio e na remoção do gás carbônico. Sistema Respiratório EDUCAÇÃO FÍSICA 67 ESTRUTURA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO O principal propósito do sistema respiratório é fornecer um meio de trocas gaso- sas entre o ambiente externo e o corpo. Ou seja, o sistema respiratório fornece ao indivíduo um meio de repor oxigênio e de eliminar dióxido de carbono. Para a realização de tal função, o sistema respiratório humano é composto por um grupo de passagens que filtram e transportam o ar até os pulmões, onde ocorrem as trocas gasosas no interior de microscópicos sacos aéreos chamados alvéolos (para uma revisão das estruturas que compõem o sistema respiratório, Figura 8) (HALL, 2012). Seio frontal Cavidade nasal Palato duro Narinas Cavidade oral Laringe Brônquio Palato mole Faringe Epiglote Esôfago Traqueia Pulmão direito Pulmão esquerdo Figura 8 - Visão geral das vias aéreas Fonte: Powers e Howley (2014, p. 220). 68 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO FUNCIONAMENTO DO SISTEMA RESPI- RATÓRIO: VENTILAÇÃO PULMONAR A ventilação pulmonar envolve o movimento do ar para dentro e para fora dos pulmões por meio de um gradiente de pressão existente entre o interior dos pulmões e a atmosfera. Logo, quando a pres- são é maior no interior dos pulmões em relação à atmosfera, o ar sai (expiração) e quando a pressão na atmosfera é maior do que a pressão no interior dos pulmões, o ar entra (inspiração) (HALL, 2012). Durante a inspiração, alguns músculos estão envolvidos na diminuição da pressão pulmonar por provocarem a expansão da caixa torácica. Estes músculos, ditos músculos inspiratórios, en- volvem o diafragma (principal músculo inspirató- rio), os músculos intercostais externos e, durante o exercício ainda são solicitados músculos inspi- ratórios adicionais, como o músculo peitoral, es- ternocleidomastoideo, levantador da escápula, es- calenos, entre outros, que aumentam ainda mais a expansibilidade torácica (TORTORA; DERRICK- SON, 2010). Figura 9 - Subdivisão das vias aéreas em zona condutora e zona respiratória. Em a), visão geral e b), visão anatômica das estruturas envolvidas Fonte: Powers e Howley (2014 , p. 222 ). A passagem do ar ao longo do sistema respiratório está dividida em duas zonas funcionais (Figura 9): a) zona condutora, pela qual o ar apenas passa (incluem traquéia, árvore brônquica e bronquíolos); b) zona respiratória, local onde ocor- rem as trocas gasosas (incluem os bronquíolos respiratórios e os sacos alveolares). Nome dos ramos Número de tubos no ramo 2 4 8 16 8 x 106 1Traqueia Zo na c on du to ra Z o na re sp ira tó ria Brônquios Bronquíolos Bronquíolos terminais Bronquíolos respiratórios Ductos alveolares Sacos alveolares 32 6 x 104 5 x 105 Zona condutora N úm er o de ra m os Traqueia Brônquio primário Árvore brônquica Bronquíolos terminais Sacos alveolares (8 milhões) Bronquíolos respiratórios (500.000) Bronquíolo terminal Alvéolo (60.000) (2) (1) Zona respiratóriaa) b) EDUCAÇÃO FÍSICA 69 Já a expiração durante o repouso é um processo passivo, ou seja, sem a ne- cessidade de contração de nenhuma musculatura, ocorrendo apenas pelo rela- xamento das musculaturas inspiratórias. Porém, durante situações forçadas, tal qual durante o exercício, observamos a contração de musculaturas auxiliares, incluindo os músculos reto abdominal, músculos oblíquos interno e externo e músculo transverso abdominal (TORTORA; DERRICKSON, 2010). FUNCIONAMENTO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO: DIFUSÃO DOS GASES Além do processo de entrada e saída de ar dos pulmões, estes precisam adentrar na circulação sanguínea para poderem ser disponibilizados a todos os demais tecidos corporais. Para que esta troca ocorra, os gases são trocados por um pro- cesso denominado de difusão. A difusão é um processo de troca de compostos (no caso em questão, gases) por meio de uma membrana permeável a eles, sem a necessidade de um trans- portador, a favor do gradiente de concentração (ou seja, do local mais concentra- do para o menos concentrado) e sem gasto de energia (HALL, 2011). Dois são os locais no organismo onde ocorre esta troca: a) na zona respirató- ria pulmonar; b) nos demais tecidos que requerem oxigênio. Na zona respirató- ria, o sangue que entra em contato com esta região apresenta-se ricamente con- centrado em CO2 e com uma baixa concentração de O2. Em contrapartida, o ar que foi inspirado e que se encontra no interior desta estrutura apresenta-se rico em O2 e com uma baixa quantidade de CO2. Desta forma, durante o processo de difusão e troca, o O2, mais concentrado na zona respiratória, passa para a circula- ção sanguínea e será direcionado aos demais tecidos, e o CO2, mais concentrado no sangue que chegou naquela região, passa para o interior da zona respiratória e será exalado durante a expiração. Já nos tecidos, o sangue que chega até eles é rico em O2 e pobre em CO2, enquanto que os tecidos apresentam-se com uma baixa quantidade de O2 (usado para produção de ATP) e uma alta quantidade de CO2 (produto do metabolismo oxidativo). Desta forma, a difusão e troca nesta região ocorre com a entrada de O2 do sanguepara os tecidos e a saída de CO2 dos tecidos para o sangue (Figura 10) (TORTORA; DERRICKSON, 2010). 70 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Figura 10 - Trocas gasosas existentes entre o sangue e os alvéolos pulmonares e entre o sangue e os tecidos corporais Fonte: Powers e Howley (2014, p. 224). EDUCAÇÃO FÍSICA 71 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA RES- PIRATÓRIO: TRANSPORTE DE O2 E CO2 NO SANGUE Dois gases de extrema importância para a manuten- ção do correto funcionamento corporal envolve o oxigênio e o gás carbônico. Porém, para que seus ní- veis estejam adequados e para que possam ser elimi- nados quando em excesso ou fornecidos aos tecidos que precisam deles, necessitam ser transportados no sangue, sendo que cada qual apresenta mecanismos de transporte específicos descritos a seguir. Transporte de O2 O oxigênio é transportado na circulação sanguínea de duas maneiras: a) difundido no plasma; b) ligado à hemoglobina. Cerca de 2% de todo o oxigênio cir- culante, na condição de repouso, encontra-se livre na circulação, enquanto 98% está ligado à hemoglobina, que acelera o processo de deslocamento do oxigênio de uma região a outra no organismo. Porém, sabemos que para que a difusão ocorra, apenas o oxigênio livre no plasma tem a liberdade de realizar esta troca, ne- cessitando que ele se desligue da hemoglobina. Assim, sabe-se que alguns fatores diminuem a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, sendo chamada de disso- ciação da hemoglobina com o oxigênio (HALL, 2012). Os fatores que influenciam esta ligação são: os ní- veis de oxigênio livres na circulação, os níveis de CO2 presentes no corpo, o pH e a temperatura. Atualmen- te, sabemos que níveis elevados de CO2, temperatura corporal aumentada, redução do pH e níveis baixos de oxigênio circulante diminuem a afinidade da hemo- globina pelo oxigênio, ficando mais fácil de ocorrer o desligamento destes dois componentes. O contrário é verdadeiro no que tange um aumento da afinidade da hemoglobina pelo oxigênio (HALL, 2012). Uma particularidade do transporte de oxigênio trata-se de quando o oxigênio encontra-se dentro do músculo. Ao passar pela membrana plasmática da célula, o oxigênio precisa se deslocar até a mito- côndria, organela celular que utiliza o mesmo para geração aeróbia de ATP. Este processo é realizado por uma proteína que possui estrutura semelhante à hemoglobina, chamada de mioglobina (POWERS; HOWLEY, 2014). Transporte de CO2 Assim como o oxigênio, o dióxido de carbono também encontra-se livre no plasma (cerca de 3%). Em adição, o mesmo também pode ser transportado ligado à hemo- globina (cerca de 27%), porém seu principal mecanis- mo de transporte é na forma de bicarbonato, por meio da reação da anidrase carbônica. Quando os níveis de CO2 estão elevados na circulação, a anidrase carbônica catalisa a reação de junção da H2O com o CO2 forman- do ácido carbônico, que rapidamente se dissocia em bicarbonato e H+ (Figura 11) (HALL, 2012). Quando o sangue chega nos pulmões e os níveis de CO2 não são tão altos quanto nos tecidos, a reação ocorre na forma inversa, liberando CO2 que será di- fundido para dentro dos alvéolos e será expirado. Figura 11 - Reação da anidrase carbônica Fonte: Powers e Howley (2014, p. 233). 72 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Agora que estudamos o funcionamento do sistema respiratório em repouso, passaremos a verifi car as adaptações ocorridas no sistema respiratório em exercício. TRANSIÇÃO DO REPOUSO AO EXERCÍCIO Durante um exercício submáximo, observa-se que a ventilação expirada aumenta de forma abrupta no Respostas do Sistema Respiratório ao Exercício Físico início do exercício e, em seguida, há uma elevação mais lenta rumo a um valor de estado estável. Em adi- ção, nesta fase também observamos um aumento da quantidade de CO2 no sangue arterial e uma diminui- ção nos níveis de O2, o que nos indica que o aumento na ventilação não é tão acelerado quanto necessário neste início de exercício (isto é um dos fatores que explica a necessidade da realização de ressíntese anaeróbia de ATP durante esta fase de exercício). EDUCAÇÃO FÍSICA 73 EXERCÍCIO PROLONGADO EM AMBIEN- TE QUENTE Trabalhos comparando o exercício em tempera- tura neutra e umidade relativa do ar média com exercício em elevada temperatura e umidade de- monstram que o segundo tende a apresentar um aumento na ventilação pulmonar durante o exer- cício prolongado, enquanto o primeiro apresenta valores estáveis de ventilação durante a realização do exercício. OS PULMÕES SE ADAPTAM AO EXERCÍCIO? Atualmente, foi demonstrado que os pulmões de indivíduos treinados em relação a indivíduos se- dentários não apresentam grandes diferenças. Isto, teoricamente, vem do fato de a função pulmonar, na maioria das pessoas, já ser superior às necessi- dades diárias de cada um e quando nos inserirmos em uma atividade que requeira um pouco mais do funcionamento do sistema respiratório, o pulmão já está apto para suprir esta nova demanda, não re- querendo novas adaptações. Até mesmo em atletas de elite observa-se que o sistema respiratório não seria um fator limitante de performance na maioria deles. Salvo exceção para esforços superiores a 90% do VO2max, no qual adaptações específicas seriam necessárias e limitantes de uma boa performance, devido à ocorrência do que chamamos de fadiga muscular respiratória. REGULAÇÃO DA VENTILAÇÃO DURAN- TE O EXERCÍCIO A ventilação pulmonar durante o exercício responde a dois sistemas principais, um deles dependente de quimiorreceptores periféricos e outro dependente de quimiorreceptores centrais. Os quimiorrecepto- res periféricos são receptores que “sentem” os níveis de CO2, O2 e H + na circulação sanguínea e sinalizam o sistema nervoso central para que, entre outras coi- sas, possa regular a ventilação pulmonar. Sabemos que quando os níveis de O2 reduzem e os níveis de CO2 e de O2 aumentam, tal qual durante o exercício, os músculos da ventilação recebem um sinal para aumentarem a frequência respiratória. Quando esta relação se inverte, reduzimos a frequência respirató- ria (POWERS; HOWLEY, 2014). Em adição, apresentamos os quimiorreceptores centrais, localizados no tronco cerebral, responsáveis por “sentir” a acidificação do líquido cerebroespinal. Este evento ocorre durante aumentos elevados nos níveis de CO2 no sangue. Este ultrapassa a barreira hematoencefálica e sofre a ação da enzima anidrase carbônica (visto mecanismo na figura 12) elevando os níveis de hidrogênio no líquido cerebroespinal. Com isso, temos o principal sinal para incrementos na frequência respiratória. Ao aumentarmos a ven- tilação, reduzimos os níveis de CO2 no sangue e, em consequência, minimizamos a acidificação do líqui- do cerebroespinal, reduzindo novamente a frequên- cia respiratória (POWERS; HOWLEY, 2014). 74 considerações finais O lá aluno(a), chegamos ao fim de mais uma unidade. Nesta segunda unidade, trabalhamos dois sistemas de grande importância para o bom funcionamento corporal: o sistema cardiovascular e o sistema respiratório. Focamos principalmente na forma como o corpo obtém o oxigênio e o distribui pelo organismo. Oxigênio este tão importante para a realização das vias aeróbias de produção de energia. Além disso, também aborda- mos a mecânica da remoção do gás carbônico do organismo, que em quantidades elevadas é tóxico para o funcionamento corporal. Ao longo desta unidade, realizamos, inicialmente, o estudo do funcionamen- to do sistema cardiovascular em repouso, mediante o conhecimento dos elemen- tos constituintes do sistema cardiovascular (coração e vasos sanguíneos), a me- cânica do batimento cardíaco por meio do entendimento do ciclo cardíaco e da atividade elétrica do coração, revisamos o conceito de pressão arterial e os fatores que a influenciam, assim como do débito cardíaco que é uma variável que reflete o trabalho cardiovascular. Posteriormente, passamos a analisar os efeitos do exercício físico sobreo sis- tema cardiovascular. Em seguida, traçamos um paralelo com o sistema respira- tório, mediante análise de seus elementos constituintes (vias aéreas superiores, traquéia, brônquios, bronquíolos e alvéolos) e de seu funcionamento através da subdivisão em três subtópicos: a ventilação pulmonar (tratando da forma como o ar entra e sai dos pulmões), a difusão dos gases (forma como o oxigênio e o gás carbônico passam através das membranas celulares) e o transporte dos gases no sangue. Encerrando esta unidade, trabalhamos as adaptações sofridas pelo siste- ma respiratório na condição de exercício. Sendo assim, espero que você, caro(a) aluno(a), tenha extraído o máximo possível de informação desta unidade, e nos vemos na próxima. 75 atividades de estudo 1. Como sabemos, o coração é formado por mais de uma camada na consti- tuição de sua parede, cada qual apresentando funções específicas. Sabendo disso, quais são as camadas da parede do coração? a) Endotélio, endocárdio e epicárdio. b) Endocárdio e miocárdio. c) Epicárdio, miocárdio e endocárdio. d) Epicárdio e endocárdio. e) Endotélio e endocárdio. 2. A pressão arterial envolve a medida da força imposta pelo sangue na pa- rede dos vasos sanguíneos. Alguns elementos influenciam diretamente em seu valor. Marque a alternativa que melhor representa os fatores que influenciam na resposta da pressão arterial. a) Débito cardíaco. b) Resistência vascular periférica. c) Volume sanguíneo. d) Viscosidade sanguínea. e) Todas estão corretas. 3. 3. Ao iniciarmos uma sessão de exercício físico algumas alterações em vários sistemas corporais são necessárias para conseguirmos realizá-lo. Entre estes sistemas que se adaptam, encontramos o sistema cardiovascular. Quais são as duas principais adaptações agudas sofridas pelo sistema cardio- vascular em exercício? a) Aumento de débito cardíaco e redistribuição de fluxo sanguíneo. b) Aumento da resistência vascular periférica e da força de contração. c) Aumento do volume sanguíneo e do volume cardíaco. d) Aumento da pressão arterial e do volume sanguíneo. e) Aumento da pressão arterial e volume cardíaco. 4. O oxigênio, assim como o gás carbônico, precisa ser transportados no sangue para correta distribuição entre os tecidos. Sabendo disso, de que maneira o oxigênio pode ser transportado na circulação? a) Difundido no plasma e na forma de bicarbonato. b) Ligado à hemoglobina e na forma de ácido carbônico. c) Na forma de bicarbonato e ligado a mioglobina. d) Difundido no plasma e ligados a hemoglobina. e) Na forma de ácido carbônico e ligado a mioglobina. 76 atividades de estudo 5. A hemoglobina é o principal transportador de oxigênio presente no orga- nismo. Para que se possa realizar este transporte necessita ligar-se a este elemento. Sabemos, entretanto, que esta ligação pode ser influenciada por alguns fatores. Sendo assim, quais fatores influenciam na ligação da hemoglo- bina com o oxigênio? Assinale a melhor alternativa. a) Níveis de dióxido de carbono. b) pH sanguíneo. c) Temperatura corporal. d) Níveis de oxigênio. e) Todas estão corretas. 6. Assim como o oxigênio, o gás carbônico também pode ser transportado de diferentes maneiras na corrente sanguínea. Sobre estes mecanismos de transporte, assinale a alternativa que melhor representa as possibili- dades de transporte que podem ser utilizadas por este gás. a) Proteínas transportadoras específicas do dióxido de carbono. b) Ligado à albumina e ligado a hemoglobina. c) Livre no plasma, ligado à hemoglobina e na forma de bicarbonato. d) Livre no plasma e ligado a mioglobina. e) Na forma de bicarbonato e ligado a albumina. 7. Durante a prática de uma atividade física, percebemos que a frequência res- piratória aumenta. Uma outra constatação é que este aumento na frequência respiratória não foi algo consciente, ou seja, não foi algo determinado direta- mente por nós. Para tanto, nosso organismo apresenta mecanismos capazes de sentir alterações necessárias para estimular o aumento na ventilação pul- monar. Entre estes mecanismos, temos um principal. Qual das alternativas a seguir apresenta o principal sinalizador para um aumento na venti- lação pulmonar? a) Queda nos níveis de oxigênio no sangue. b) Aumento nos níveis de gás carbônico no sangue. c) Acidificação do sangue. d) Acidificação do líquido cerebrospinal. e) Aumentos dos níveis de oxigênio. 77 LEITURA COMPLEMENTAR Músculos respiratórios e exercício físico Os músculos respiratórios são músculos esqueléticos funcionalmente similares aos músculos locomotores. A tarefa primária desses músculos é atuar sobre a parede to- rácica para mover os gases para dentro e para fora dos pulmões e, assim, manter a homeostase do pH e dos gases no sangue arterial. A importância da função normal do músculo respiratório pode ser avaliada se considerarmos que a falha muscular respi- ratória decorrente de doença ou lesão da medula espinal acarretaria na incapacidade de ventilar os pulmões e de manter níveis sanguíneos de gases e pH dentro da faixa considerada aceitável. O exercício muscular ocasiona aumento da ventilação pulmonar e, portanto, a imposi- ção de uma carga de trabalho maior aos músculos respiratórios. Antigamente, acredita- va-se que os músculos respiratórios não sofriam fadiga durante o exercício. Entretanto, evidências crescentes indicam que tanto o exercício prolongado como o exercício de alta intensidade podem causar fadiga muscular respiratória. Essa fadiga afeta tanto os músculos envolvidos na inspiração (diafragma, mm. intercostais externos e mm. solici- tados somente em inspiração forçada como m. esternocleidomastóideo, m. levantador da escápula, entre outros) como os músculos atuantes na expiração forçada (m. reto do abdome, m. oblíquo externo, oblíquo interno e transverso do abdome) e estes múscu- los permanecem com sinais de fadiga por até 30-60 minutos após término do exercício. Porém, assim como os músculos esqueléticos locomotores, os músculos esqueléticos respiratórios são passíveis de adaptação. O treinamento físico de resistência regular aumenta a capacidade oxidativa do músculo respiratório e melhora a resistência muscular respiratória. Além disso, novas evidências indicam que o treinamento físico também aumenta a capacidade oxidativa dos múscu- los das vias aéreas superiores. Isso é importante pelo fato destes músculos exercerem papel central na manutenção das vias aéreas abertas para diminuição do trabalho res- piratório durante o exercício. Fonte: McArdle, Katch e Katch, 2011. 78 material complementar Fisiologia do esporte e do exercício Kenney WL, Wilmore JH, Costill DL Editora: Manole Sinopse: considerado um dos grandes autores em fi siologia do exercício, traz uma excelente abordagem sobre o funcionamento dos sistemas cardiovascular e respi- ratório, associado com importantes informações relacionando estes sistemas com o exercício físico. Defi nitivamente, uma obra que vale a leitura para aqueles que pretendem se aprofundar na área. Indicação para Ler : considerado um dos grandes autores em fi siologia do exercício, traz uma excelente abordagem sobre o funcionamento dos sistemas cardiovascular e respi- ratório, associado com importantes informações relacionando estes sistemas com o exercício físico. Defi nitivamente, uma obra que vale a leitura para aqueles que 79 referências gabarito BRONZATTO H. A.; SILVA R. P.; STEIN R. Morte súbita relacionada ao exercí- cio. Revista Brasileira de Medicina do Esporte. v7, n5, 163-169, 2001. HALL J. E. Guyton e Hall: tratado de fisiologia médica. 12 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. KENNEY W. L.; WILMORE J. H.; COSTILL D. L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5 ed. São Paulo: Manole, 2013. McARDLE W. D.; KATCH F. I.; KATCH V. E. Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2011. MONTEIRO M. F.; SOBRAL-FILHO D. C. Exercício físico e controle da pressãoarterial. Revista Brasileira de Medicina do Esporte. v.10, n.6, 513-516, 2004. POWERS S. K.; HOWLEY E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. São Paulo: Manole, 2014. TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. princípio de Anatomia e Fisiologia 12. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2010. 1. C 2. E 3. A 4. D 5. E 6. C 7. D Professor Dr. Felipe Natali Almeida Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: • O sistema nervoso e o movimento • Grandes vias motoras • O músculo esquelético e sua relação com o movimento humano Objetivos de Aprendizagem • Compreender o papel do sistema nervoso na geração do movimento humano. • Estudar as grandes vias nervosas envolvidas no movimento humano (vias motoras). • Determinar os mecanismos ocorridos no músculo esquelético associados à geração do movimento. SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO E A GERAÇÃO DO MOVIMENTO unidade III INTRODUÇÃO Olá, seja bem-vindo(a) a mais uma unidade deste livro. Nesta unidade, estudaremos a fisiologia do músculo esquelético e a sua relação com o sistema nervoso e com os ossos para a geração do movimento, algo fun- damental para a vida do ser humano. O sistema nervoso fornece ao corpo um meio rápido de comunicação interna, que nos permite coordenar a atividade de bilhões de células. As- sim, a atividade neural é essencialmente importante para a manutenção do bom funcionamento do organismo. Devido ao seu papel na geração do movimento, apresentaremos no início desta unidade uma visão geral do sistema nervoso, enfatizando seu papel no controle do movimento voluntário. De uma forma geral, a aplicação efetiva da força durante a realização de movimentos complexos aprendidos (saque no jogo de tê- nis, lançamento de peso, balanceio no golfe, um lançamento num jogo de futebol, entre outros) depende de uma série de padrões neuromus- culares coordenados, e não apenas na força muscular. O circuito neural no cérebro, na medula espinal e na periferia funcionam de uma maneira bastante semelhante a uma rede sofisticada de computadores. Em respos- ta às mudanças nos estímulos internos e externos, centenas de milhões de bits de influxo sensorial são sincronizados automaticamente para o processamento quase instantâneo por parte de mecanismos centrais de controle neural. O influxo passa a ser devidamente organizado, orientado e transmitido com extrema eficiência para os órgãos efetores, que são os músculos esqueléticos. Após o sinal chegar ao músculo esquelético, ele irá se contrair e, pelo fato de estarem presos aos ossos por meio de um forte tecido conjuntivo, os chamados tendões, teremos a movimentação articular. Diante disso e considerando o papel dos músculos esqueléticos na de- terminação do desempenho esportivo, um amplo conhecimento acerca de estrutura e função musculares é importante para todos aqueles envol- vidos com o movimento humano. 84 O Sistema Nervoso e o Movimento EDUCAÇÃO FÍSICA 85 Todas as funções do corpo humano são, ou po- dem ser, influenciadas pelo sistema nervoso. Os nervos formam uma rede pela qual virtualmente todas as partes do corpo enviam e recebem im- pulsos elétricos. O encéfalo funciona como um computador central que integra todas as infor- mações que chegam, selecionando uma resposta apropriada e, em seguida, instruindo as partes do corpo envolvidas para que executem uma ação apropriada. Assim, o sistema nervoso forma uma rede vital, permitindo a comunicação e a coor- denação da interação entre os diversos tecidos e sistemas do corpo, assim como com o ambiente externo (KENNEY et al., 2013). Por ser um sistema de grande complexidade, não temos por objetivo nesta unidade nos aprofun- darmos em cada elemento do sistema nervoso, mas sim apenas discutir uma base geral, para que, em se- guida, possamos discutir o papel do sistema nervoso na geração/controle do movimento humano. De uma forma geral, o sistema nervoso é dividi- do em sistema nervoso central (SNC) e sistema ner- voso periférico (SNP). O SNC consiste no encéfalo e na medula espinal, enquanto o SNP é dividido em uma porção sensitiva ou aferente e uma porção de resposta ou eferente. A porção sensitiva/aferente é responsável por enviar informações ao SNC sobre o que está ocorrendo dentro e fora do organismo. Já a porção de resposta/eferente é responsável pelo envio de informações do SNC aos diversos tecidos, órgãos e sistemas do corpo em resposta aos sinais que chegam por meio da divisão sensitiva. A porção eferente do sistema nervoso periférico ainda é dividida em duas partes: o sistema nervoso autônomo (formado por neurônios que têm por função controlar/comandar todas as partes do corpo que não é músculo esquelé- tico) e o sistema nervoso motor (formado por neurô- nios que têm por função controlar/comandar apenas músculo esquelético) (HALL, 2011). Uma visão geral do sistema nervoso está apresentada na Figura 1. Sistema Nervoso Sistema Nervoso Central Sistema Nervoso Autônomo Sistema Nervoso Motor Sistema Nervoso Periférico Divisão Aferente Divisão Eferente Figura 1 - Modelo esquemático de divisão do sistema nervoso Fonte: o autor. 86 As grandes vias motoras põem em comunicação os centros suprassegmentares do sistema nervoso com os órgãos efetuadores, possibilitando a atividade dos músculos esqueléticos, permitindo a realização de movimentos voluntários ou automáticos, regulando ainda o tônus e a postura. O sistema motor é consti- tuído pelos músculos estriados esqueléticos e todos os neurônios que os comandam, permitindo com- portamentos variados e complexos por meio da ação coordenada de mais de 700 músculos. Um dos aspec- tos importantes da função motora é a facilidade com que executamos os atos motores sem pensar sobre qual músculo contrair. Apenas geramos a intenção e o resto acontece automaticamente. Quando se quer mover o corpo ou parte dele, o cérebro forma a repre- sentação do movimento, planejando a ação em toda a sua extensão antes de executá-la. Esta representação é chamada de programa motor, que especifica os aspec- tos espaciais do movimento, ângulos de articulação, força, entre outros (MACHADO; HAERTEL, 2014). De acordo com Machado e Haertel (2014), as grandes vias motoras envolvem: a. Tratos corticoespinais: unem o córtex ce- rebral aos neurônios motores da medula. No nível das pirâmides bulbares, se divi- dem em trato corticoespinal anterior, res- ponsável pelo movimento voluntário da musculatura axial e trato corticoespinal lateral, que controlam a musculatura distal dos membros. b. Trato corticonuclear: unem o córtex aos neurônios motores do tronco encefálico e não aos da medula espinal. Assim, este trato coloca sobre controle voluntário os neurô- nios motores situados nos núcleos motores dos nervos cranianos, que, em sua maioria, apresentam fibras homolaterais, ou seja, que apresentam representação bilateral no cór- tex motor, como aqueles que não podem ser contraídos apenas de um lado, tal qual a mus- culatura da face, da mandíbula, motores do olho entre outros. Grandes Vias Motoras EDUCAÇÃO FÍSICA 87 c. Trato rubroespinal: juntamente com o trato corticoespinal lateral, controla a motricidade voluntária dos músculos distais dos mem- bros. Trata-se de uma via indireta que foi per- dendo sua importância ao longo da evolução, para a via direta corticoespinal. Mas em casos de lesão da via corticoespinal lateral, pode exercer papel fundamental na recuperação do movimento das mãos. d. Trato tetoespinal: recebe fibras da retina e do córtex visual. Está envolvido em reflexos visuomotores, em que o corpo se orienta a partir de estímulos visuais. e. Tratos vestibuloespinais: são dois, os me- diais e os laterais, tendo por função levar aos neurônios motores informações necessá- rias à manutenção do equilíbrio, além de se projetar para a medula lombar ativando os músculos extensores (antigravitacionais) das pernas.São feitos, assim, ajustes posturais, permitindo que seja mantido o equilíbrio mesmo após alterações súbitas do corpo no espaço. Por exemplo, durante uma tropeçada, por ação das fibras do trato vestibuloespinal, ocorre resposta reflexa extensora dos múscu- los antigravitacionais para impedir a queda. f. Tratos reticuloespinais: promovem a ligação de várias áreas de formação reticular com os neurônios motores da medula. A essas áreas chegam informações de setores muito diversos do sistema nervoso central, como o cerebelo e o córtex pré-motor. Os tratos reti- culoespinais são dois: o trato reticuloespinal pontino, que aumenta os reflexos antigravita- cionais da medula, facilitando os extensores e a manutenção da postura ereta e atua man- tendo o comprimento e a tensão muscular; e o trato reticuloespinal bulbar, que tem o efei- to oposto, liberando os músculos antigravita- cionais do controle reflexo. VISÃO CONJUNTA DAS VIAS MOTORAS As vias eferentes motoras estabelecem ligação entre as estruturas suprassegmentares relacionadas com o con- trole da motricidade e os efetuadores, ou seja, os múscu- los estriados esqueléticos. Na Figura 2 observa-se uma síntese das conexões dessas estruturas, assim como de suas vias de projeção sobre o neurônio motor, propor- cionando uma visão conjunta das principais vias que regulam a motricidade somática. Ele mostra as prin- cipais conexões do cerebelo com suas projeções para o córtex cerebral, via tálamo, e para o neurônio motor, via núcleo rubro, núcleos vestibulares e formação reti- cular. Mostram também as conexões do corpo estriado e suas conexões com o córtex cerebral através do circui- to córtico-estriado-talamo-cortical, e as projeções do córtex cerebral sobre o neurônio motor, diretamente por meio dos tratos corticoespinal e corticonuclear, ou indiretamente, por meio das vias corticorubroespinal, corticoreticuloespinal e corticotetoespinal. Entretanto, o fato mais importante que o esque- ma mostra é que, em última análise, todas as vias que influenciam a motricidade somática convergem sobre o neurônio motor que, por sua vez, inerva a musculatura esquelética. Sabe-se que um neurônio motor da coluna anterior da medula espinal do ho- mem pode receber 1500 botões sinápticos, o que dá uma ideia do grande número de fibras que atuam sobre ele, podendo ser excitatórias ou inibitórias. Além dessas fibras, o neurônio motor recebe tam- bém fibras envolvidas nos reflexos integrados na medula. Assim, o neurônio motor constitui a via motora final comum de todos os impulsos que agem sobre os músculos estriados esqueléticos. Se ele dis- para ou não um potencial de ação, vai depender do balanço entre os impulsos excitatórios e inibitórios que agem sobre ele (MACHADO; HAERTEL, 2014). 88 ORGANIZAÇÃO DO MOVIMENTO VOLUNTÁRIO Na organização do ato motor voluntário, distingue-se uma etapa de preparação, que termina com a elabo- ração do programa motor, e uma etapa de execução. A primeira envolve áreas motoras de associação do córtex cerebral em interação com o cerebelo e o corpo estriado. A segunda envolve a área motora primária, a área pré-motora do córtex e suas ligações diretas e indiretas com os neurônios motores. Como parte da etapa de execução, temos também os mecanismos que permitem ao sistema nervoso central promover os ne- cessários ajustes e correções no movimento já iniciado. Para que se tenha uma visão integrada do papel dos diversos setores do sistema motor envolvidos na organização de um movimento voluntário delicado, imaginemos o caso de um cirurgião ocular prestes a fazer uma incisão na córnea de um paciente, o que envolve movimentos precisos dos dedos da mão que segura o bisturi. A intenção de realizar a incisão foi feita na área pré-frontal com base nas informações que ele tem sobre as características da incisão e sua adequação às condições daquele paciente. Essas informações são transmitidas para as áreas encarregadas de elaborar o programa motor: a zona lateral do cerebelo, por meio da via corticoponto- cerebelar, o corpo estriado e a área motora suple- mentar. Nessas áreas, é elaborado o programa motor que define quais músculos serão contraídos, assim como o grau e a sequência temporal das contrações. O programa motor é, então, enviado à área moto- ra primária, principal responsável pela execução do movimento da mão. Desse modo, são ativados de- terminados neurônios corticais que, atuando sobre os neurônios motores, via trato corticoespinal, de- terminam a contração na sequência adequada dos músculos responsáveis pelo movimento da mão. As- sim, o cirurgião pode executar os movimentos preci- sos necessários à incisão na córnea. As vias mediais da medula são ativadas para ajustes posturais e da musculatura proximal, para aproximar o corpo do cirurgião do alvo. Informações sobre as caracterís- ticas desses movimentos, detectados por receptores proprioceptivos, são levados à zona intermédia do cerebelo pelos tratos espinocerebelares. As informa- ções obtidas antes do movimento, ou durante, antes de o bisturi tocar a córnea, permitem ajustes por an- teroalimentação. O cerebelo pode, então, comparar as características do movimento em andamento com o programa motor e promover as correções neces- sárias por anteroalimentação, agindo sobre a área motora por meio da via interpósito-tálamo-cortical. Figura 2 - Integração de todos os tratos neurais que influenciam neurô- nios motores Fonte: Machado e Haertel (2000, p. 315). CÓRTEX CEREBRAL Tracto vestíbulo-espinhal Tracto rubro-espinhal Tracto retículo-espinhal Tracto tecto-espinhal Tracto córtico-espinhal Neurônio motor Músculo estriado esquelético Via motora �nal comum Ponte Tálamo Pallidum Striatum Substância negra Núcleo subtalâmico Formação reticular Tecto Núcleo rubro Núcleos vestibulares C E R E B E L O EDUCAÇÃO FÍSICA 89 Após tocar o alvo, informações sensoriais pro- prioceptivas, originadas no segmento onde ocorre o movimento, ou seja, no exemplo na mão do cirur- gião, geram ajustes por retroalimentação quanto ao peso do bisturi e a força necessária ao procedimento. Ajustes posturais também são feitos por retroalimen- tação. O trato reticuloespinal pontinho o mantém na postura ereta imóvel, atuando sobre a muscula- tura antigravitacional. Toda a informação gerada na execução do movimento será usada para melhorar a execução de movimentos futuros semelhantes, por meio do aprendizado motor, a cargo principalmente do cerebelo (MACHADO; HAERTEL, 2014). LOCOMOÇÃO que ela possa ser controlada automaticamente em nível medular. Experiências realizadas com ga- tos, nos quais a medula e as raízes dorsais foram seccionadas, mostraram que os movimentos de locomoção são mantidos mesmo nas condições em que a substância cinzenta da medula perdeu todas as suas aferências sensoriais e supramedu- lares. Surgiu, assim, o conceito amplamente con- firmado de que a locomoção depende de um cen- tro situado na medula lombar, capaz de manter o movimento automaticamente e sem qualquer aferência. Este centro contém circuitos neurais com neurônios capazes de disparar potenciais de ação espontaneamente, na ausência de quaisquer aferências (HALL, 2011). Este centro, por sua vez, é comandado por ou- tro centro locomotor situado no mesencéfalo, o qual exerce sua ação pelos tratos reticuloespinais, determinando o início, o fim e a velocidade da lo- comoção. No homem, só muito raramente ocorrem movimentos automáticos de marcha depois da sec- ção da medula. Entretanto há evidências de que na medula do homem existe também um centro que permite a locomoção automática. Crianças exibem a marcha reflexa logo após o nascimento, mesmo as anencefálicas. Acredita-se que estes circuitos sejam colocados sob controle supraespinal no primeiro ano de vida, quando o córtex cerebral passa a con- trolar o centro locomotor do mesencéfalo. O fato de a locomoção humana ser bípede faz com que os controles do equilíbrioe da marcha sejam mais complicados e dependentes dos centros superiores (MACHADO; HAERTEL, 2014). Durante a locomoção, ocorrem movimentos al- ternados de flexão e extensão das pernas. O ca- ráter rítmico e repetitivo da locomoção faz com 90 O corpo humano contém mais de 600 músculos esqueléticos, que constituem de 40-50% do peso corporal total. O músculo esquelético exerce três funções importantes: a) geração de força para lo- comoção e respiração; b) geração de força para sus- tentação postural; c) produção de calor durante os períodos de estresse frio. ESTRUTURA DO MÚSCULO ESQUELÉTICO O músculo esquelético é composto por vários ti- pos de tecido. Entre eles estão as próprias células musculares, tecido nervoso, sangue e tecido con- juntivo. A Figura 3 apresenta uma visão geral des- sa organização. O Músculo Esquelético e sua Relação com o Movimento Humano EDUCAÇÃO FÍSICA 91 Os músculos individuais estão separados uns dos outros e são mantidos na posição por um tecido conjuntivo chamado fáscia. No músculo esquelético existem três camadas separadas de tecido conjun- tivo. A camada mais externa, que circunda todo o músculo, é denominada epimísio. De fora para den- tro, a próxima camada de tecido conjuntivo é o pe- rimísio, que circunda os feixes individuais de fibras musculares (cada feixe individual é chamado de fas- cículo). Cada fibra muscular individual que compõe o fascículo é circundada por um tecido conjuntivo chamado de endomísio (KENNEY et al., 2014). Tendão Osso Fáscia Músculo Epimísio Perimísio Fascículo Endomisio Axônio do neurônio motor Fibras musculares SarcoleomaMio�brilas Filamentos Retículo sarcoplasmático Núcleo Vaso sanguínio Figura 3 - Visão geral do músculo esquelético Fonte: Powers e Howley (2014, p. 165). 92 Apesar de seu formato exclusivo (nenhuma outra célula do corpo tem esta característica alongada), as fibras musculares apresentam a maioria das or- ganelas presentes em todas as células corporais, ou seja, contêm lisossomos, mitocôndrias, retícu- lo endoplasmático, complexo golgiense entre ou- tros. Entretanto, uma característica que a difere da maioria das outras células é o fato de ser multinu- cleada. Somado a isto, sua aparência microscópica estriada é outra marca registrada desse tipo celular. Essas estrias são produzidas por faixas claras e es- curas que se alternam ao longo de toda a extensão da fibra (POWERS; HOWLEY, 2014). Cada fibra muscular individual consiste em um cilindro estreito e alongado, que geralmente se estende por todo o comprimento do músculo. A membrana celular que circunda a fibra muscular é denominada sarcolema. Localizado no espaço en- tre as fibras musculares, existe um grupo de células precursoras musculares chamadas de células saté- lite. As células satélite são células indiferenciadas que exercem papel central no crescimento e reparo musculares. Quando as fibras musculares são des- truídas (por motivo de lesão ou doença) não po- dem ser substituídas por divisão celular. Entretanto as células satélite também podem contribuir para o crescimento muscular durante o treino de força, ao se dividirem e fornecerem núcleos para as fibras musculares já existentes. O aumento do número de núcleos no interior das fibras musculares intensifi- ca a capacidade das fibras musculares de sintetizar proteínas e, desse modo, auxilia o crescimento do músculo (POWERS; HOWLEY, 2014). Embaixo do sarcolema está o sarcoplasma (cito- plasma), que contém as proteínas, as organelas celu- lares e as miofibrilas. As miofibrilas são numerosas estruturas filamentosas, onde estão contidas as pro- teínas contráteis. Em geral, as miofibrilas são com- postas por dois tipos de filamentos principais: a) os filamentos grossos (constituídos de miosina) e b) os filamentos finos (constituídos de actina, troponina e tropomiosina). O arranjo desses filamentos confe- rem ao músculo esquelético sua aparência estriada (Figura 4) (KENNEY et al, 2014). A imobilização e seu efeito sobre o tecido conjuntivo: a imobilização, muitas vezes, é necessária como estratégia de reabilitação em muitas lesões. Porém, Tipton foi o responsável pela realização de um trabalho inovador que proporcionou a primeira confirmação experi- mental de que os ligamentos de pernas imo- bilizadas eram mais fracos e pesavam menos que os ligamentos dos controles normais de pernas exercitadas. O estudo gerou dúvidas também acerca da eficácia da imobilização após uma cirurgia ligamentar. Pelo contrário, o estudo apoia o treinamento com exercícios como a primeira linha de reabilitação após a cirurgia de tecidos moles. Fonte: adaptado de Powers e Howley (2014). SAIBA MAIS EDUCAÇÃO FÍSICA 93 Figura 4 - Organização macroscópica e microscópica do músculo esquelético Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 369). 94 Conforme observado na Figura 4, as miofibrilas podem ser subdivididas em segmentos individu- ais chamados de sarcômeros. Os sarcômeros estão separados uns dos outros por uma lâmina delga- da de proteínas estruturais denominadas linha Z. Os filamentos de miosina estão localizados prin- cipalmente na parte escura do sarcômero, que é denominada banda A, enquanto os filamentos de actina ocorrem, sobretudo, nas regiões claras do sarcômero, denominadas bandas I. No centro do sarcômero é encontrada uma parte do filamento de miosina que não está sobreposto aos filamen- tos de actina, denominada de zona H (KENNEY et al., 2014). No interior do sarcoplasma do músculo, existe uma rede de canais membranosos que cerca cada miofibrila e segue paralelamente a ela. Esses canais são conhecidos como retículo sarcoplasmático e são os locais de armazenamento de cálcio (que irá apresentar um papel fundamental na contração muscular conforme visto posteriormente). Outro conjunto de canais membranosos, chamados de túbulos transversos ou T, estende-se do sarcolema para dentro da fibra muscular e atravessa totalmente a fibra, servindo como uma extensão da membrana para áreas mais internas da fibra muscular (também apresenta papel importante na contração muscular) (Figura 5) (McARDLE et al., 2015). Sarcolema Mio�brilas Banda A Banda I Linha Z Núcleo Tríade do retículo: Cisternas terminais Túbulo transverso Mitocôndria Retículo sarcoplasmático Figura 5 - Retículo sarcoplasmático e túbulos transversos Fonte: Powers e Howley (2014, p. 167). EDUCAÇÃO FÍSICA 95 JUNÇÃO NEUROMUSCULAR Cada célula muscular esquelética está conectada a uma ramificação da fibra nervosa (motoneurônio). O local onde o motoneurônio e a fibra muscular se encontram é chamado de junção neuromuscular (Figura 6) e é semelhante a um ponto de conexão en- tre dois neurônios. A extremidade do motoneurônio não está fisicamente em contato com a fibra muscu- lar, mas sim separados por um espaço denomina- do de fenda neuromuscular. Quando um impulso nervoso atinge a extremidade do neurônio motor, o neurotransmissor acetilcolina é liberado, difunde- -se pela fenda sináptica (fenda neuromuscular) e se liga a sítios de receptores existentes na membrana da fibra muscular. Isso causa um aumento na per- meabilidade ao sódio na fibra muscular, resultando em uma despolarização chamada potencial de placa terminal, que se for forte o suficiente, constituirá o sinal para iniciar o processo de contração muscular, processo este semelhante à sinapse química aprendi- do no módulo de “bases neuromotoras” (McARDLE et al., 2015). Importante salientar que um motoneurônio inervará várias fibras musculares e, a esse conjun- to de motoneurônio juntamente com todas as fibras musculares inervadas por ele, damos o nome de uni- dade motora (McARDLE et al., 2015). Fibra nervosa motora Ramos da �bra nervosa Núcleo da �bra muscular Placa motora Mio�brila da �bra muscular Mitocôndrias Vesículas sinápticas Fenda sináptica Sarcolema pregueada Placa motora Figura 6 - Junção neuromuscular Fonte: Powers e Howley (2014,p. 168). 96 CONTRAÇÃO MUSCULAR A contração muscular é um processo complexo que envolve certo número de proteínas celulares e siste- mas de produção de energia. O resultado final deste processo é o deslizamento da actina sobre a miosina, com consequente encurtamento do músculo e de- senvolvimento de tensão. Este processo é mais bem explicado pela teoria dos filamentos deslizantes da contração (Figura 7). As fibras musculares contraem por meio do en- curtamento de suas miofibrilas, que se deve ao des- lizamento da actina sobre a miosina. Isso resulta na diminuição da distância entre uma linha Z e outra. Microscopicamente, isso ocorre, pois as cabeças das pontes cruzadas de miosina estão orientadas na di- reção da molécula de actina. Os filamentos de actina e miosina deslizam uns nos outros durante a contra- ção muscular, em decorrência da ação de numero- sas pontes cruzadas que se estendem como braços a partir da miosina e se prendem à actina. A liga- ção da ponte cruzada de miosina à actina resulta em uma orientação de pontes cruzadas, de tal modo que estas conseguem puxar a actina de cada lado e levá- -la em direção ao centro. Esse puxão da actina so- bre a molécula de miosina ocasiona o encurtamen- to do músculo e gera força (Figura 7) (POWERS; HOWLEY, 2014). Fadiga neuromuscular: a fadiga representa o declínio na capacidade de gerar tensão ou força muscular com a estimulação repetida ou durante um determinado período de tempo. Muitos fatores podem levar à fadiga, porém também observa-se fatores neurais envolvi- dos nesse processo. A fadiga neuromuscular é aquela que ocorre no caminho da informação entre o sistema nervoso central e a fibra mus- cular. Atualmente, sabe-se que a diminuição de neurotransmissores como a serotonina, a dopamina e a acetilcolina estão envolvidos neste tipo de fadiga, porém acredita-se que outros mecanismos estejam envolvidos, mas ainda não foram identificados. Fonte: adaptado de Powers e Howley (2014). SAIBA MAIS a) b) c) EDUCAÇÃO FÍSICA 97 O termo acoplamento excitação-contração refere-se à sequência de eventos em que um impulso nervoso atinge a membrana muscular e causa encurtamento do músculo via atividade de ponte cruzada (o proces- so todo pode ser acompanhado pelas Figuras 8 e 9). Segundo Powers e Howley (2014), a primeira etapa desse processo ocorre por meio da excitação, que engloba dois processos: 1. a geração de um potencial de ação em um moto- neurônio causa liberação de acetilcolina dentro da fenda sináptica da junção neuromuscular; 2. a acetilcolina se liga aos receptores localiza- dos na placa motora terminal, produzindo um potencial de placa terminal que acarre- ta a despolarização conduzida ao longo dos túbulos transversos, profundamente, para dentro das fibras musculares. Essa despolari- zação ocasiona a saída de cálcio de dentro do retículo sarcoplasmático. Sequencialmente, ocorrem as etapas envolvidas na contração propriamente dita: 1. no estado de repouso, as pontes cruzadas de miosina não estão conectadas à actina (não há geração de força); 2. quando a despolarização chega ao retículo sarcoplasmático, o Ca2+ é liberado no interior do sarcoplasma e se liga à troponina, causan- do uma mudança na posição da tropomiosi- na, liberando os sítios de ligação para que a miosina possa se ligar na actina. A quebra do ATP resulta na ligação da miosina a actina; 3. da quebra do ATP permanece ligado a mio- sina, os produtos desta quebra (ADP e Pi) e após o desligamento do Pi, a ponte cruzada é energizada, ou seja, cria-se uma ligação forte entre a miosina e a actina; 4. o ciclo é completo pela liberação do ADP da miosina, resultando na movimentação com- pleta da ponte cruzada; 5. neste ponto da contração, a miosina ainda continua ligada à actina. Esta ligação só é desfeita após a ligação de uma nova molécula de ATP na cabeça da miosina. Figura 7 - Encurtamento do sarcômero durante o processo de con- tração muscular Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 376-377). a) b) c) 98 Quando os potenciais de ação cessam e o retículo sarcoplasmático remove o Ca2+ do sarcoplasma, e o processo de contração é interrompido. CONTRAÇÃO 1 2 3 5 6 4 Potencial de ação muscular propagado Membrana plasmática muscular Túbulo transverso Saco lateral Ca2+ Ca2+ liberado do saco lateral A ligação do Ca2+ à troponina remove a ação bloqueadora da tropomiosina Tropomiosina Ponte cruzada de miosina A ponte cruzada se moveATP Filamento espesso Actina Troponina Ca2+ é captado A remoção do Ca2+ da troponina restaura a ação bloqueadora da tropomiosina ATP ADP + Pi Retículo sarcoplasmático RELAXAMENTO Ca2+ Ca2+ Figura 8 - Primeira ilustração das etapas envolvidas na excitação, contração e no relaxamento muscular Fonte: Powers e Howley (2014, p. 173). EDUCAÇÃO FÍSICA 99 Figura 9 - Segunda ilustração do processo de excitação, contração e relaxamento muscular Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 381). 100 TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES O músculo esquelético humano pode ser dividido em classes principais, com base nas características histoquímicas ou bioquímicas das fibras individuais (o modo como estas fibras são “tipadas” está ilustrado na Figura 10). Durante o envelhecimento temos uma tendência à perda de massa mus- cular, refletindo negativamente na realização das atividades da vida diária. Logo, conforme envelhecemos, necessitamos de exercícios para frear este processo. REFLITA Figura 10 - Tipagem muscular: após o processo de biópsia muscular (A e B), as amostras serão preparadas para marcação imunohistoquímica Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 383). De modo geral, as fibras musculares são classificadas em duas categorias gerais: a) fibras lentas tipo I e b) fibras rápidas tipo II. O músculo humano possui apenas um tipo de fibra muscular lenta do tipo I, porém, de uma forma geral, apresenta dois tipos de fibras rápidas do tipo II, as fibras do tipo IIa e as fibras do tipo IIx ou IIb (para mais informações sobre as diferenças entre estes três tipos de fibras, veja a Tabela 1). Embora alguns músculos sejam compostos predominantemente por fibras rápidas ou por fibras lentas, a maioria dos músculos do corpo contém uma mistura de tipos de fibras lentas e rápidas. EDUCAÇÃO FÍSICA 101 O percentual dos respectivos tipos de fibras contidos nos músculos esquelé- ticos pode ser influenciado pela genética, níveis hormonais e hábitos de exercício do indivíduo. Do ponto de vista prático, a composição de fibras dos músculos exerce papel importante no desempenho dos eventos que envolvem potência e resistência, ocorrendo diferenças nos tipos de fibras presentes nos músculos de velocistas, fundistas e sedentários, porém este não é o único determinante do sucesso esportivo (Tabela 2) (McARDLE et al., 2015). Tabela 1 − Diferenças entre os três tipos de fibras musculares Fibras Rápidas Fibras Lentas Característica Tipo IIx Tipo IIa Tipo I Número de mitocôndrias Baixo Alto/Moderado Elevado Resistência à fadiga Baixa Alta/Moderada Elevada Sistema energético predominante Anaeróbico Combinação Aeróbico Atividade da ATPase A mais elevada Elevada Baixa Vmáx (velocidade de encurta- mento) A mais elevada Intermediária Baixa Eficiência Baixa Moderada Elevada Tensão específica Elevada Elevada Moderada Fonte: Powers e Howley (2014, p. 179). Tabela 2 − Percentual de fibras em diferentes atividades Esporte % de Fibra Lentas (Tipo I) % de Fibras Rápidas (Tipos IIx e IIa) Maratonistas 70-80 20-30 Velocistas 25-30 70-75 Não atletas 47-53 47-53 Fonte: Powers e Howley (2014, p. 179). Como pudemos ver, o mecanismo de contração é algo de grande complexidade e requer uma série de passos entre sua geração no sistema nervoso central e a exe- cução propriamente dita. Logo, o estudo em pequenas partes se faz necessário, mas lembrem-se que tudo ocorre numa grande velocidade e com sobreposição de alguns passos no funcionamentoreal. 102 considerações finais Nesta unidade, estudamos a fisiologia do movimento humano e pudemos per- ceber que apesar de os movimentos serem realizados em uma grande veloci- dade, existe uma grande quantidade de eventos que ocorrem desde o ato da to- mada da decisão da realização do movimento até a ocorrência do movimento propriamente dito. Num primeiro momento, aprendemos que o sistema nervoso tem um papel fundamental para a geração do movimento, sendo o responsável por receber in- formações diversas provenientes do ambiente interno e externo, integrá-las e, a partir disso, tomar a decisão de realizar o movimento. Passada esta etapa, teremos a elaboração de um esboço do movimento, seguido dos sinais para contração e relaxamento dos músculos específicos. Para finalizar, teremos a constante análise e correção do movimento em seu curso. Como vimos no início de nossa unidade, este é o papel do sistema nervoso na geração do movimento, que enviará todos estes sinais por meio de alterações no potencial elétrico dos neurônios. Em um segundo momento, vimos que com a chegada destes sinais aos mús- culos, eles passam por um conjunto de eventos que culmina na interação entre a actina e a miosina, a aproximação das linhas “Zs” dos sarcômeros e a contração e produção de força, contração esta necessária para uma infinidade de ações, in- cluindo os movimentos de locomoção, contração do diafragma para respiração, para manutenção da postura entre outros. Finalizando esta unidade, entramos em contato com a informação de que a palavra “músculo” engloba diversos tipos de fibras musculares (tipo I, tipo IIa e tipo IIx/IIb) que podem predispor ou favorecer a realização de um tipo de ativi- dade em detrimento de outro, de acordo com a maior população de fibras mus- culares presente. Desta forma, nos despedimos de mais uma unidade, espero que tenham ab- sorvido o máximo de informação possível, nos vemos na próxima unidade. 103 atividades de estudo 1. Sabemos que para comandar os músculos esqueléticos apresentamos di- ferentes grandes vias motoras, cada qual com uma função e/ou caracterís- tica específica. Sobre as grandes vias motoras, assinale a alternativa a seguir que indica a via motora que se divide em dois tratos no nível das pirâmides bulbares. a) Trato corticoespinal. b) Trato rubroespinal. c) Trato reticuloespinal. d) Trato vestibuloespinal. e) Trato tetoespinal. 2. Uma importante via motora na geração do movimento corporal envolve o tra- to corticoespinal lateral. Sobre ele, assinale a alternativa que representa a função do trato corticoespinal lateral. a) Responsável direto pela movimentação da musculatura do abdome. b) Responsável pelo controle da contração muscular de toda a musculatu- ra da região axial do corpo. c) Responsável pelo controle da contração de toda a musculatura distal dos membros inferiores e superiores. d) Responsável por levar aos neurônios motores informações necessárias para a manutenção do equilíbrio. e) Responsável pelos reflexos visuomotores, que orienta o corpo a partir dos estimulos visuais recebidos. 3. Sabemos que para controle dos movimentos das porções distais dos membros temos como principal via motora o trato corticoespinal late- ral. Entretanto outra via pode auxiliá-lo nesta função. Assinale a alternati- va a seguir que melhor representa esta(s) via(s) alternativa(s). a) Trato tetoespinal. b) Trato rubroespinal. c) Trato corticoespinal medial. d) Trato corticonuclear. e) Trato vestibuloespinal. 104 atividades de estudo 4. Para o processo de geração do movimento voluntário, observamos a realiza- ção de várias fases que ocorrem em sequência. Aponte a assertiva a seguir que melhor representa as fases para geração do movimento voluntário. a) Subdividido em etapas de preparação, que termina com a elaboração do programa motor e a etapa de execução, propriamente dita. b) Subdividido em três fases, o raciocínio, o pensamento do ato motor e a execução. c) Subdividido em etapas de execução, que termina com a elaboração do programa motor e a etapa de elaboração, propriamente dita. d) Subdividido em três fases, preparação, pensamento do ato motor e correção do movimento já iniciado. e) Subdividido em etapa de preparação que corrige o movimento iniciado, e a etapa de execução, propriamente dita. 5. Para que a contração muscular possa ocorrer, nosso sistema nervoso deve comandar a musculatura mediante a liberação de um neurotransmissor es- pecífico, que iniciará a sequência de alterações necessárias para que o pro- cesso de deslizamento das fibras ocorra. Sabendo disso, qual o neurotrans- missor utilizado para transmissão da informação do motoneurônio ao músculo esquelético? a) Noradrenalina. b) GABA. c) Acetilcolina. d) Glutamina. e) Actina. 6. O sarcômero é a unidade contrátil do músculo esquelético e encontra em sua constituição os filamentos finos e os filamentos grossos de proteínas. Sabemos que estes filamentos são formados por proteínas específicas. Baseado nesta informação, quais proteínas principais formam os fila- mentos finos do sarcômero? a) Miosina. b) Miosina e actina. c) Actina, troponina e tropomiosina. d) Troponina e tropomiosina. e) Miosina e tropomiosina. 105 LEITURA COMPLEMENTAR A discussão a seguir se baseia em um grande trabalho realizado por Tipton e colabora- dores (1970), publicado em uma grande revista científi ca denominada American Journal of Physiology, na qual demonstrou o impacto dos exercícios sobre o tecido conjuntivo (tendões e ligamentos) até então com pouca evidência. Antes de 1970, a evidência que demonstrava que o exercício aprimorava a força do tecido conjuntivo provinha de estudos realizados em camundongos e ratos de labo- ratório. O estudo pioneiro de Tipton e colaboradores proporcionou evidência expe- rimental direta dos benefícios do treinamento com exercícios sobre a força dos liga- mentos colaterais mediais intactos ou reparados cirurgicamente em cães. Esses dados proporcionaram uma importante base para justifi car a utilização terapêutica atual e aceita comumente do exercício, e não da imobilização, para reabilitar a lesão e o reparo cirúrgico dos tecidos moles. Tipton estudou mais de 100 cães machos, com idade maior do que 1 ano para respon- der várias questões, incluindo o efeito de 6 semanas de atividade física aumentada ou reduzida (por meio de treinamento com exercícios, imobilização, atividade normal e procedimento cirúrgico simulado) sobre a força dos ligamentos do joelho. Um se- gundo objetivo consistiu em descrever os efeitos das variações no treinamento com exercícios, na imobilização e na atividade normal na jaula sobre a força dos ligamen- tos reparados cirurgicamente, o que constitui uma questão de interesse primário na medicina do esporte. Em todas as avaliações da força dos ligamentos, os músculos plantar, gastrocnêmio e extensor longo dos dedos eram removidos (juntamente com os tecidos moles cir- cundantes da articulação), deixando a cápsula e os ligamentos intactos. Um aparelho de teste fi xava o preparado representado por osso-cápsula-osso quando a tíbia era tracionada e afastada do fêmur com uma velocidade constante de 0,25mm/s. A força (kg) necessária para separar o ligamento do osso (mensuração do estresse-sobrecarga) representava a força de separação. A relação entre a força de separação para peso cor- poral era ajustada para as diferenças dos animais em seu peso corporal. O treinamento com exercícios incluía a corrida na esteira rolante com velocidades, graus de inclinação e durações diferentes por um máximo de 6 dias por semana durante 6 semanas. O trei- namento consistia em 3 dias de endurance e 3 dias de piques explosivos. Na semana 3 os animais se exercitavam 1h diariamente. 106 LEITURA COMPLEMENTAR A imobilização consistia em fi xar uma das pernas traseiras com o joelho fl etido em 60-80 graus com pinos colocados através do fêmur e um deles através da tibia.A se- guir, um aparelho gessado de secagem rápida prendia a perna. O reparo cirúrgico do ligamento colateral medial esquerdo expunha o ligamento fazendo-se uma incisão através de suas porções superfi cial e profunda ao longo da interlinha articular, porém preservando o suprimento sanguíneo. Dois pontos de fi o de aço inoxidável reinseriam o ligamento em seu local de origem. As operações simuladas (sem cortar o ligamento) incluíam a introdução de pinos, a incisão da pele, a exposição do ligamento e o fecha- mento da ferida. Os resultados deste estudo nos mostraram que a força do ligamento intacto do joelho se relaciona ao nível de atividade física do animal, com a imobilização produzindo me- nor nível de força (ou seja, a força de separação era menor) e 6 semanas de corrida em uma esteira rolante produzindo o mais alto nível de força (ou seja, a força de separação era maior). A força dos ligamentos reparados cirurgicamente dependia do intervalo de tempo antes do sacrifício e da quantidade de atividade realizada pela perna expe- rimental. A localização da separação também variava entre os ligamentos intactos e reparados. Os ligamentos intactos se separavam de sua inserção tibial, enquanto os ligamentos reparados cirurgicamente se separavam no local do reparo. De uma forma geral, este estudo interessante indica que a atividade física, além de in- duzir adaptações específi cas das células musculares, aprimora profundamente a força dos ligamentos. Esses achados importantes confi rmaram que o tecido conjuntivo res- ponde ao estresse mecânico do exercício. Fonte: adaptado de TIPTON et al. Infl uence of exercise on strength of medial collateral knee ligaments of dogs. Am J Physiol 1970; 218:894. 107 material complementar Guyton e Hall: Tratado de Fisiologia Médica John E. Hall Editora: Elsevier Sinopse: livro de fi siologia humana que acrescenta detalhes ao estudo da fi sio- logia do controle motor (capítulos 54, 55, 56 e 57) e a mecânica da contração (capítulos 6, 7 e 8). Indicação para Ler : livro de fi siologia humana que acrescenta detalhes ao estudo da fi sio- logia do controle motor (capítulos 54, 55, 56 e 57) e a mecânica da contração 108 referências gabarito HALL J. E. Guyton e Hall: tratado de fi siologia médica. 12 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. KENNEY W. L.; WILMORE J. H.; COSTILL D. L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5 ed. São Paulo: Manole, 2013. McARDLE W. D.; KATCH F. I.; KATCH V. E. Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2011. MACHADO A.; HAERTEL L. M. Neuroanatomia funcional. 2 ed. São Paulo: Atheneu, 2000. MACHADO A.; HAERTEL L. M. Neuroanatomia funcional. 3 ed. São Paulo: Atheneu, 2014. POWERS S. K.; HOWLEY E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. São Paulo: Manole, 2014. TIPTON et al. Infl uence of exercise on strength of medial collateral knee liga- ments of dogs. Am J Physiol 1970; 218:894. 1. A 2. C 3. B 4. A 5. C 6. C UNIDADEUNIDADEIV Professor Dr. Felipe Natali Almeida Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: • Visão geral do sistema endócrino • Hormônios: funções e sua relação com o exercício físico Objetivos de Aprendizagem • Conceituar sistema endócrino e hormônios. • Conhecer as principais funções dos hormônios e sua relação com o exercício físico. HORMÔNIOS E EXERCÍCIO FÍSICO unidade IV INTRODUÇÃO S eja bem-vindo(a), aluno(a), para mais um unidade do livro de Fisiologia geral e do movimento. Neste momento, trabalharemos um assunto de grande importância para aqueles que buscam co- nhecer o funcionamento do organismo humano e a forma como ele se organiza e se regula. Estamos falando do estudo do sistema endó- crino, sistema este que juntamente com o sistema nervoso é o responsável por regular e coordenar o funcionamento do organismo humano. Ao longo desta unidade, estudaremos os principais sistemas hormo- nais que estão envolvidos em uma grande quantidade de funções, in- cluindo o controle do fornecimento e do gasto de energia, controle do crescimento corpóreo, controle da osmolaridade corporal, controle da taxa de hidratação do corpo, regulação térmica, características sexuais secundárias masculinas e femininas, controle de íons, regulação da res- posta de luta ou fuga, resposta ao estresse entre outras. De uma forma geral, sabemos que o sistema endócrino é caracteri- zado pela presença de células capazes de produzir e secretar substâncias químicas (os chamados hormônios), que tem por finalidade atuar em curtas ou longas distâncias em relação ao local onde foi secretada, com o intuito de alterar o funcionamento da célula-alvo após sua ligação ao receptor. Esta é uma definição mais atual sobre o que engloba este impor- tante sistema e, ao longo do início da unidade, previamente a descrição específica do papel de cada hormônio, nos aprofundaremos um pouco mais nesta definição. Bom, espero que aprecie esta unidade, pois ela é de suma importância para todos que desejam trabalhar com corpo humano e com a grande gama de pessoas envolvidas com prática de exercícios físicos, perguntas sobre funções hormonais são constantes, independente do ambiente de trabalho em que se está inserido. SISTEMA ENDÓCRINO Glândula adrenal Cérebro Testículo Pâncreas Ovário Timo Glândula pituitária Tiróide SISTEMA ENDÓCRINO Glândula adrenal Cérebro Testículo Pâncreas Ovário Timo Glândula pituitária Tiróide 114 Dois dos principais sistemas fisiológicos envolvi- dos no controle e na regulação das diversas fun- ções corporais são os sistemas nervoso e endócri- no. Ambos estão estruturados de modo a perceber as informações, organizar uma resposta apropriada e, em seguida, enviar uma mensagem até o órgão ou tecido correspondente. Frequentemente, os dois sistemas trabalham em conjunto para manter a homeostase, fazen- do com que em alguns livros-texto se utilize a palavra neuroendrocrinologia para descrição e abordagem deste tópico. Apesar dos dois siste- mas apresentarem um papel regulador, eles dife- rem na emissão da mensagem, sendo o sistema endócrino por meio da liberação de hormônios (sinal endócrino) para que atinjam os tecidos-al- vo, enquanto que o sistema nervoso faz isso por meio de neurotransmissores. Em adição a isto, outra importante diferença é a velocidade pela qual a mensagem é transmitida, sendo aquela for- necida pelo sistema nervoso muito mais rápida (POWERS; HOWLEY, 2014). Visão Geral do Sistema Endócrino EDUCAÇÃO FÍSICA 115 Partindo de nossa definição inicial dada na in- trodução da nossa unidade, trabalharemos neste iní- cio de unidade. Bom, conforme exposto, o sistema endócrino é caracterizado pela presença de células capazes de produzir e secretar substâncias químicas (os chamados hormônios) que têm por finalidade atuar em curtas ou longas distâncias em relação ao local onde foi secretada, com o intuito de alterar o funcionamento da célula-alvo após sua ligação ao receptor (AIRES, 2012). Note que destacamos alguns pontos importantes na definição, ou no qual nos aprofundaremos um pouco mais neste momento. GLÂNDULAS ENDÓCRINAS A evolução da endocrinologia passou de uma vi- são macroscópica para uma visão microscópica de acordo com o avançar da tecnologia. Isso fez com que num primeiro momento poucos foram os teci- dos descritos que tinham a capacidade de secretar substâncias químicas com capacidade de alterar o funcionamento de células/tecidos corporais, e a es- tes foi dada a terminologia de glândulas endócrinas (AIRES, 2012). As primeiras glândulas endócrinas descritas fo- ram: as gônodas (ovário e testículo), pâncreas, su- prarrenal (glândula adrenal), tireóide, paratireóide e hipófise, sendo que nesses tecidos foram caracte- rizadas as células secretoras dos hormônios (Figu- ra 1). Verificou-se, também, que em uma mesma glândula, diferentes tipos celularespoderiam estar presentes e que, na maioria das vezes, cada tipo ce- lular era responsável pela síntese e secreção de um hormônio específico, mas que em alguns casos um tipo celular poderia produzir mais de um hormô- nio (HALL, 2011). Com o advento da tecnologia, foram caracterizadas cé- lulas secretoras que se encontram dispersas em deter- minados locais, sem formar um tecido especializado, e muito menos ainda um órgão (ou glândula). Como exemplo, temos células dispersas na glândula tireoide especializadas na síntese e secreção do hormônio cal- citonina, importante na regulação dos níveis de cálcio no sangue. Além disso, à medida que evoluímos mais, observou-se que praticamente todos os tipos celulares do organismo são capazes de produzir um ou mais hormônios (como, por exemplo, o tecido adiposo, que secreta a leptina). Essa observação expandiu o sistema endócrino para muito além das clássicas glândulas en- dócrinas, inicialmente caracterizadas (AIRES, 2012). HORMÔNIOS Os hormônios são substâncias químicas sintetizadas e secretadas pelos variados tipos celulares descritos anteriormente. De uma forma geral, todos têm por Figura 1 - Visão geral das glândulas endócrinas iniciais 116 função modular a atividade de uma célula/tecido/ órgão e, como veremos mais a frente, vários são os hormônios presentes em nosso corpo (AIRES, 2012). Diante desse fato, buscou-se classificá-los, sendo a afinidade deles por ambiente aquoso utili- zado para tal finalidade. Dessa forma, classifica-se quimicamente os hormônios em hidrofílicos (aque- les que têm afinidade por ambiente aquoso) e em hi- drofóbicos (aqueles que têm aversão por ambientes aquosos) (HALL, 2011). Os hormônios hidrofílicos ou hidrossolúveis são a maioria e envolvem todos os hormônios que qui- micamente são considerados peptídeos ou proteínas. Assim como todas as demais proteínas do corpo são constituídas de cadeias de aminoácidos que se ligam por ligações peptídicas, a composição desses hormô- nios varia desde um único aminoácido modificado, até grandes proteínas (com centenas de aminoáci- dos). Sua síntese depende de transcrição gênica, por não passarem livremente pela membrana, podem ficar estocados em vesículas na célula produtora até serem liberados e não obrigatoriamente precisam de proteínas transportadoras na circulação. Em geral, apresentam meia-vida curta (AIRES, 2012). Em contrapartida, os hormônios hidrofóbicos ou lipossolúveis são derivados, em sua grande maioria, do colesterol, que sofre uma série de reações quími- cas, dando origem aos variados hormônios chama- dos de esteróides. Diferentemente dos hormônios hidrossolúveis, os lipossolúveis não são armazena- dos em grânulos, sendo secretados por difusão na membrana plasmática à medida que são produzidos, não havendo estoque. Ao atingirem a circulação, por sua característica de “aversão à água”, necessitam de uma proteína com função de transporte, que facilita sua migração até a célula em que irá agir. Em geral, apresentam meia-vida longa (AIRES, 2012). SISTEMAS HORMONAIS Ao lermos na definição de sistema endócrino so- bre a “atuação em curtas e longas distâncias” esta- mos tratando dos chamados sistemas hormonais. Sistemas hormonais compreendem os meios pelo qual um hormônio atinge a célula-alvo (Figura 2). Antigamente, o único sistema hormonal descrito envolvia a ação chamada endócrina, caracteri- zada pela ação do hormônio em uma célula-al- vo distante, na qual ele chega através do sangue. Posteriormente a isso, foram descritos o sistema parácrino, no qual o hormônio se difunde pelo líquido intersticial (localizado entre as células) agindo em células vizinhas da célula secretora, não necessitando atingir a circulação sanguínea e o sistema autócrino, no qual o hormônio é se- cretado e atua na própria célula que o secretou (HALL, 2011). Atualmente, outros sistemas hormonais foram descritos, tal como o criptócrino, o justácrino e o intrácrino, mas não se faz necessária a abordagem neste material de estudo. Baseado no conceito da palavra esteroide, ou seja, aquele que deriva do colesterol, de- vemos refletir se todo esteroide induz ana- bolismo (crescimento muscular) e se todo anabólico é esteroide. Esses conceitos estão se fundindo e muitos os usam como sinôni- mos de forma incorreta. REFLITA EDUCAÇÃO FÍSICA 117 RECEPTORES HORMONAIS Quando escutamos que um hormônio desenvolve efeitos no organismo humano, tendemos a achar que é o hormônio propriamente dito que realiza esta ação. Como exemplo, ao entrarmos em contato com a informação que a insulina é responsável por redu- zir a glicose do sangue, a imaginamos “pegando e lançando a glicose” para dentro das células. A ação hormonal é desencadeada por meio de sua ligação a receptores específicos de hormônios no órgão- -alvo, ou seja, é por meio da ligação do hormônio ao seu receptor que se inicia uma cascata de eventos que cul- mina com a ação propriamente dita (MOLINA, 2007). Fazendo uma analogia, o hormônio é só a primeira peça do dominó a cair em um efeito dominó (Figura 3). De uma forma geral, a ligação do hormônio a um re- ceptor segue um princípio chave-fechadura (Figura 4), ou seja, cada determinado hormônio apresentará um ou vários tipos de receptores que são específicos ao hormônio em questão, impedindo que um hor- mônio se ligue a receptores que não são específicos a ele (AIRES, 2012). Figura 2 - Principais sistemas hormonais Fonte: Cavalcante (2015, on-line)1. Figura 3 - Efeito dominó: analogia à forma como os hormônios atuam, iniciando uma série de eventos que resultará em seu efeito biológico final Esses receptores podem, de uma forma geral, ser sub- divididos em receptores de membrana celular e em receptores intracelulares (localizados no citoplasma ou no núcleo celular) (Figura 5). Em geral, hormônios capazes de atravessar a membrana plasmática (hormô- nios lipossolúveis) apresentam receptores intracelula- res. Em contrapartida, hormônios hidrossolúveis apre- sentam receptores de membrana (MOLINA, 2007). Figura 4 - Hormônios se ligam a seus receptores num conceito de cha- ve-fechadura Figura 5 - Receptor de membrana celular e intracelular (citoplasmático e nuclear) Fonte: o autor. Insulina Receptor de insulina Importância da insulina Canal de Glicose Glicose Célula Receptor no núcleo Receptor no citosol Receptor na superfície da membrana celular Molécula lipofílica Molécula lipofílica ou lipofóbica Células secretoras Células-alvo adjacente Autócrino Parácrino Sinal extracelular Receptor Endócrino Vasos sanguíneos Células-alvo distantes 118 Nesta seção, estudaremos as ações de hormônios es- pecíficos e sua relação com o exercício físico. HORMÔNIOS HIPOFISÁRIOS A hipófise é uma glândula localizada na base do cé- rebro, acoplada ao hipotálamo (Figura 6). A glân- dula possui dois lobos: o lobo anterior (ou adenohi- pófise), que é considerada uma glândula endócrina verdadeira e o lobo posterior (ou neurohipófise), que é o tecido nervoso que se projeta do hipotála- mo. A hipófise anterior é responsável por secretar uma grande quantidade de hormônios (descritos adiante) e seu padrão de secreção hormonal é con- trolado por hormônios estimuladores ou inibidores provenientes do hipotálamo que atingem a hipófise por meio de um conjunto de vasos sanguíneos deno- minado de sistema porta hipotálamo-hipofisário. Já a hipófise posterior, libera dois hormônios que são produzidos no corpo celular de neurônios localiza- dos no hipotálamo e que se dirigem até os terminais axônicos localizados na chamada neurohipófise, em que são secretados na corrente sanguínea quando necessários (HALL, 2011). Hormônios: Funções e sua Relação com o Exercício Físico EDUCAÇÃO FÍSICA 119 A hipófise posterior é responsável pela secreção de dois hormônios, a ocitocina e o hormônio an- tidiurético (ou vasopressina). A hipófise anterior é responsável por secretar o hormônio adrenocor- ticotrófico(ACTH), o hormônio tireoestimulante (TSH), o hormônio folículo-estimulante (FSH), o hormônio luteinizante (LH), o hormônio de cres- cimento (GH) e a prolactina (AIRES, 2012) (Figura 7). Iniciaremos o estudo da hipófise pelos hormô- nios da hipófise anterior.Figura 6 - Visão geral da hipófise Gonadotro�nas Pele Córtex adrenal Seio Rim Ovário TestítculoTireóideMúsculo Osso Prolactina Ocitocina HIPÓFISE Figura 7 - Hormônios secretados pela hipófise GLÂNDULA HIPÓFISE HIPÓFISE ANTERIOR HIPÓFISE POSTERIOR HIPOTÁLAMO GLÂNDULA HIPÓFISE 120 Gonadotropinas (FSH e LH) Os hormônios gonadotrópicos (FSH e LH) são sin- tetizados e secretados por um conjunto de células da adenohipófise chamados de gonadotropos, em res- posta à estimulação destas células por um hormônio proveniente do hipotálamo chamado de hormônio liberador de gonadotropinas (GnRH). O FSH e o LH exercem seus efeitos fisiológicos sobre múltiplas células do sistema reprodutivo (células da granulosa e da teca no ovário e células de Leydig e de Sertoli nos testículos) resultando na síntese dos hormônios sexuais (estrogênio e testosterona), espermatogêne- se, foliculogênese e ovulação. Dessa forma, pode-se resumir o papel desses hor- mônios em controle da função reprodutiva de ambos os sexos (MOLINA, 2007). Relatos inconsistentes descrevem as alterações a curto prazo no FSH e LH associadas ao exercício (McARDLE et al., 2015). Hormônio tireoestimulante (TSH) O TSH é um hormônio liberado por células da hi- pófise anterior chamadas de tireotropos em resposta a um hormônio estimulador proveniente do hipo- tálamo, chamado de hormônio liberador de tireo- tropinas (TRH). Ao cair na circulação, o TSH atinge a tireoide e estimulará o crescimento da glândula e a produção dos hormônios tireoidianos (HALL, 2011). Devido ao papel dos hormônios tireoidia- nos como reguladores do metabolismo, esperava- -se efeitos mais pronunciados do exercício físico sobre os níveis de TSH, porém a resposta é incerta (McARDLE et al., 2015). Hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) O ACTH é um hormônio liberado pela hipófise an- terior, mais especificamente por células denomina- das de corticotropos, estimulado por um hormônio hipotalâmico denominado de hormônio liberador de corticotropinas (CRH). O ACTH resulta de uma molécula proteica maior, denominada de proopio- melacortina (POMC), após ser sintetizado e libera- do é clivado em várias moléculas menores, incluindo o hormônio estimulador de melanócitos (que atua no controle da produção dos melanócitos na pele), as beta endorfinas (opioides endógenos) e o ACTH. Após sua liberação na circulação, o ACTH se dirige por meio do sangue até o córtex da glândula suprar- renal e estimula a síntese e secreção de cortisol e, em menor grau, da aldosterona (AIRES, 2012). Sobre sua relação com o exercício físico, acredita- -se que as concentrações de ACTH podem aumentar proporcionalmente com a intensidade e a duração do exercício, desde que a intensidade seja superior a 25% da capacidade aeróbica (McARDLE et al., 2015). Prolactina A prolactina é um hormônio secretado pelos lacto- tropos da hipófise anterior. Os níveis de prolactina se mostram mais elevados na mulher do que no ho- mem, sendo o papel deste hormônio na fisiologia masculina ainda pouco elucidado (MOLINA, 2007). Seus principais efeitos fisiológicos consistem na estimulação do crescimento e desenvolvimento da glândula mamária, na síntese do leite e na manu- tenção da secreção do leite, além de bloquear o eixo produtor de estrogênio quando presentes em quan- tidades elevadas, tal qual ocorre no período pós-na- tal (AIRES, 2012). Estudos apontam que os níveis de prolactina aumentam com as altas intensidades do exercício e retornam ao nível basal dentro de 45 minutos após iniciada a recuperação. Em virtude de seu papel sobre o equilíbrio dos hormônios esteroides sexuais femininos, acredita-se que a liberação repe- EDUCAÇÃO FÍSICA 121 tida de prolactina induzida pelo exercício em atletas de alto rendimento possa ser uma das explicações da inibição da função ovariana e bloqueio do ciclo menstrual nestas mulheres (POWERS; HOWLEY, 2014). Em geral, sabe-se que mulheres que correm sem utilizar roupa íntima que dê apoio às mamas (por exemplo, top ou sutiã) acentuam esta produ- ção, assim como o jejum e o consumo de alimentos gordurosos. Este aumento de prolactina também é observado nos homens (McARDLE et al., 2015). Hormônio do crescimento (GH) O GH é um hormônio liberado pelos somatotropos na adenohipófise em pulsos, sendo mais pronun- ciado no período noturno, especialmente na fase de ondas lentas do sono. Sofre influência de fatores estimuladores (GHRH, dopamina, catecolaminas, aminoácidos, hormônio tireoidiano) e de fatores inibidores (somatostatina, IGF-1, glicose, ácidos graxos, cortisol) (HALL, 2011). O GH induz efeitos fisiológicos sobre as células- -alvo diretamente por meio da ativação do receptor de GH ou indiretamente por meio da estimulação da síntese e secreção do IGF-1. O principal efeito fi- siológico do GH consiste em regular o crescimento, estimulando condrogênese e o alargamento da placa epifisária, seguido da deposição de matriz óssea. Em adição, estimula a captação de aminoácidos e síntese de proteínas musculares (efeito anabólico), lipólise, resistência à ação da insulina e manutenção da fun- ção imune (MOLINA, 2007). Já o IGF-I estimula a formação óssea e a reabsor- ção óssea, captação de glicose no músculo, sobrevi- da dos neurônios e síntese de mielina. Atua ainda na inibição da degradação proteica e estímulo de sua síntese, além de estimular a síntese e inibir a degra- dação de colágeno (MOLINA, 2007). Sobre sua relação com o exercício físico, sabe- mos que a atividade física estimula um aumento na amplitude dos pulsos e na quantidade de hormônio secretado em cada pulso. Somado a isto, estimula a liberação das isoformas de GH com meias-vidas mais longa, prolongando a ação do GH sobre os te- cidos-alvo. Aparentemente, esta secreção é direta- mente proporcional à dificuldade relativa do esforço físico. Dessa forma, beneficia o crescimento e remo- delagem do músculo, osso e cartilagem, além de oti- mizar a mistura de combustíveis durante a atividade física, reduzindo a captação de glicose (impedindo uma queda acentuada na glicemia, preservando-a para ser usada pelo sistema nervoso) e aumentando o uso das gorduras (McARDLE et al. 2015). Ocitocina A mama em fase de lactação e o útero durante a gravi- dez constituem os dois principais órgãos-alvo dos efei- tos fisiológicos da ocitocina. Na mama, durante a lac- tação, a ocitocina estimula a ejeção do leite por meio da produção da contração das células mioepiteliais que revestem os alvéolos e ductos da glândula mamá- ria. No útero gravídico, a ocitocina produz contrações rítmicas para induzir o trabalho de parto e a regressão do útero após o parto (AIRES, 2012). Os efeitos da ati- vidade física sobre a ocitocina continua desconhecido. Hormônio antidiurético (ADH) O ducto coletor dos néfrons no rim constituem o principal alvo da ação do ADH. A permeabilidade à água é relativamente baixa neste local, mas na pre- sença do ADH, aumenta-se grandemente a perme- abilidade (devido ao aumento na quantidade de ca- nais de água nesta região) aumentando a reabsorção de líquidos com consequente diminuição no volume urinário formado (MOLINA, 2007). 122 A atividade física proporciona um poderoso es- tímulo para a secreção de ADH. A maior liberação de ADH, estimulada provavelmente pela transpira- ção, ajuda a conservar os líquidos corporais, parti- cularmente durante a atividade física realizada em um clima quente e com desidratação concomitan- te. Esse efeito do ADH, que consiste na conserva- ção de água, contribui para manutenção do volume sanguíneo, preservando o trabalho cardiovascular (McARDLE et al., 2015). HORMÔNIOS TIREOIDIANOS A glândula tireoide fica localizada na parte ante-rior do pescoço, em frente a traqueia (Figura 8). É constituída por dois lobos (direito e esquerdo), co- nectados por um istmo. Apresenta como principal elemento constituinte as células foliculares, que da- rão origem aos folículos produtores dos hormônios tireoidianos (triiodotironina, ou T3 e a tiroxina, ou T4). O T4 é o principal produto sintetizado e secre- tado pela tireoide, porém, por ser a forma inativa do hormônio, necessita sofrer uma ação hormonal para conversão à forma ativa T3 (MOLINA, 2007). Suas ações fisiológicas envolvem uma grande gama de tecidos. De uma forma geral, estimulam a termo- gênese auxiliando na manutenção da temperatura corporal, estimula a formação de células adiposas, em excesso (como no caso do hipertireoidismo) esti- mula a lipólise, aumenta a quantidade de receptores de catecolaminas no organismo, tornando-o mais suscetível à ação da adrenalina e noradrenalina (ele- vando a frequência cardíaca e a força de contração do coração, por exemplo), atua na remodelação óssea, atua na eritropoese, é essencial para o crescimento e desenvolvimento normal da criança, assim como do desenvolvimento do sistema nervoso (AIRES, 2012). Durante a atividade física, os níveis sanguíneos de T4 livre (tiroxina) aumentam em aproximada- mente 35% (McARDLE et al., 2015) e este incremen- to ocorre em decorrência de treinamento aeróbio, com o treinamento de força produzindo elevações não significativas (POWERS; HOWLEY, 2014). Além dos hormônios tireoidianos, a tireoide apresenta um conjunto de células denominadas de células parafoliculares, envolvidas na produção de calcitonina, um hormônio que atua na regulação dos níveis de cálcio no sangue. De uma forma ge- ral, a calcitonina age diminuindo a reabsorção ós- sea e a absorção intestinal de cálcio com o intuito de minimizar os níveis de cálcio circulantes (MO- LINA, 2007). Evidências atuais sugerem que a cal- citonina não aumenta como resultado do exercício (POWERS; HOWLEY, 2014). PARATORMÔNIO A regulação dos níveis plasmáticos de Ca2+ é deci- siva para a função normal das células, transmissão neural, estabilidade das membranas, estrutura óssea, coagulação sanguínea e sinalização intracelular. Essa Figura 8 - Visão geral da glândula tireóide EDUCAÇÃO FÍSICA 123 regulação baseia-se nas interações entre o parator- mônio das glândulas paratireoides, a vitamina D da dieta e a calcitonina (da glândula tireoide) descrita anteriormente (HALL, 2011). As glândulas paratireoides são glândulas do ta- manho de uma ervilha, localizadas nos pólos su- perior e inferior das bordas posteriores dos lobos laterais da glândula tireoide (Figura 9). O parator- mônio, hormônio liberado por estas glândulas, tem por função estimular a reabsorção óssea e libera- ção de cálcio na circulação. No rim, o paratormô- nio promove a reabsorção de cálcio e a excreção de fosfato inorgânico na urina e a ativação da vitamina D (MOLINA, 2007). O paratormônio aumenta du- rante exercícios intensos e prolongados (POWERS; HOWLEY, 2014). A vitamina D ativa apresenta efeitos muito seme- lhante ao do paratormônio, aumentando a absorção intestinal e a reabsorção renal de cálcio, além da re- absorção óssea, sendo que todos estes efeitos levam ao aumento do cálcio plasmático (AIRES, 2012). CORTISOL O cortisol é um hormônio esteroide, ou seja, deriva- do do colesterol, sintetizado e secretado pelas glân- dulas suprarrenais (ou adrenais) (Figura 10). Esta glândula é de extrema importância, visto que sua região central (conhecida como medula da suprar- renal) é responsável pela síntese e secreção da adre- nalina e sua região mais externa (córtex da suprar- renal) é dividida em 3 porções: a zona glomerulosa (responsável pela secreção da aldosterona), a zona fasciculada (responsável pela produção de cortisol) e a zona reticular (responsável pela produção de an- drogênios fracos, como a epiandrosterona e a dei- droepiandrosterona) (HALL, 2011). Figura 9 - Visão geral da paratireóide glândula adrenal Entre os seus efeitos fisiológicos, podemos dividi-los em metabólicos, hemodinâmicos e imunológicos. Os efeitos metabólicos incluem degradação de pro- teína muscular, aumento na degradação de gorduras nos membros (lipólise periférica) e aumento na de- posição de gordura central (lipogênese centrípeta), diminui a sensibilidade tecidual à insulina, estimula a glicogenólise e gliconeogênese hepática. Em rela- Figura 10 - Visão geral da glândula adrenal 124 ção a seus efeitos hemodinâmicos, temos que eles mantêm a integridade vascular e a reatividade, man- têm a responsividade aos efeitos pressores das cate- colaminas e mantêm o volume hídrico. Já os efeitos sobre o sistema imunológico, observamos uma ação anti-inflamatória aliada a uma diminuição da ativi- dade do sistema imune (MOLINA, 2007). Sobre a relação do cortisol com o exercício físico, sabemos que o turnover do cortisol (taxa de renova- ção, a diferença entre a produção e a remoção) exibe uma considerável variabilidade com a intensidade do exercício, o nível de aptidão, o estado nutricional e até mesmo o ritmo circadiano. A maior parte da pesquisa vigente demonstra aumento da produção do cortisol com a intensidade do exercício, o que acelera a lipólise, a cetogênese e a proteólise. Em relação ao volume de treino, observa-se níveis ex- tremamente altos de cortisol após uma maratona. Até mesmo treinos moderados com duração mais prolongada elevam os níveis de cortisol. Importante salientar que este estado de hipercortisolismo per- manece por até 2 horas após a interrupção da sessão de exercício (McARDLE et al., 2015). ALDOSTERONA Como dito anteriormente, a aldosterona é um dos hormônios secretados pela glândula suprarrenal, mais especificamente na zona glomerulosa. Sua prin- cipal função fisiológica consiste no estímulo para re- absorção renal de sódio (e indiretamente de água) associado à excreção renal de potássio (HALL, 2011). Durante o exercício, em resposta à maior ati- vidade do sistema nervoso simpático, nota-se uma constrição das arteríolas aferentes renais, resultando na ativação de um sistema hormonal que culmina no incremento dos níveis de aldosterona. A este sistema chamamos de sistema renina-angiotensina-aldostero- na, que auxilia na retenção de sódio e, indiretamente, de água durante o exercício (McARDLE et al., 2015). ADRENALINA A adrenalina é um hormônio secretado pela região central da glândula adrenal conhecida como medula da suprarrenal. É de fundamental importância visto que potencializa a resposta do sistema nervoso sim- pático em nosso corpo. Dentre suas ações, podemos citar o aumento da frequência cardíaca e da força de contração do coração, dilatação da pupila, broncodila- tação, aumento na produção de calor, lipólise, glicoge- nólise, relaxamento da musculatura lisa do intestino, bexiga e útero, aumento na produção de suor, maior atividade cerebral e estado de alerta (AIRES, 2012). Por ser um hormônio fundamental para prepa- rar o organismo para respostas de “luta ou fuga” e pelo fato de o exercício se enquadrar em atividades que simulem este estado, os estudos demonstram um incremento nos níveis de adrenalina, assim como nos níveis de noradrenalina (seu correspon- dente liberado pelo sistema nervoso) em resposta diretamente proporcional à duração e intensidade dos exercícios. Seus efeitos principais, que potencia- lizam a realização do exercício físico, englobam re- distribuição de fluxo sanguíneo, potencialização do trabalho cardíaco (aumentando frequência cardíaca e força de contração cardíaca) e a mobilização dos substratos energéticos (McARDLE et al., 2015). INSULINA A insulina é um hormônio proteico produzido por um tipo celular específico do pâncreas (Figura 11) chamado de células beta. Liberada principalmente EDUCAÇÃO FÍSICA 125 em resposta ao aumento nos níveis glicêmicos, têm como principal função remover o excesso de glicose do sangue e mantê-la em níveis consideradasade- quados. Porém, seus efeitos metabólicos vão muito além de apenas remover a glicose da corrente san- guínea. De uma forma geral, sabemos que a insulina é um hormônio anabólico, ou seja, estimula todas as vias de síntese e estoque de substratos energéticos no organismo e inibe praticamente todas as vias de degradação de substratos (MOLINA, 2007). Por ser um hormônio com características ana- bólicas e o exercício físico ser uma atividade tipica- mente catabólica, os estudos comprovam o que era esperado, ou seja, níveis de insulina inversamente proporcionais em relação à intensidade do esforço. Sendo assim, conforme incrementamos duração e intensidade do exercício, notamos uma queda nos níveis circulantes de insulina. Em parte, essa supres- são na secreção de insulina é explicada pela ativi- dade inibidora exercida pelo sistema nervoso sim- pático nas células beta pancreáticas e também pelos níveis reduzidos na glicose circulante (McARDLE et al., 2015). GLUCAGON O glucagon é um outro hormônio sintetizado e secretado pelo pâncreas, porém por uma popu- lação celular diferente das secretoras de insulina, denominadas de células alfa pancreáticas. Tem por finalidade principal impedir que a glicose sanguí- nea atinja valores demasiadamente baixos (ação contrária a da insulina, por isso sua denominação de hormônio contrarregulador). Seus principais efeitos fisiológicos envolvem o fígado e incluem um estímulo para a glicogenólise e gliconeogênese hepática, duas vias metabólicas que têm por fina- lidade aumentar a glicose na corrente sanguínea (MOLINA, 2007). Por ser um regulador da glicemia, uma diminui- ção nos níveis de glicose circulante induzida pelo exercício ou por um jejum prolongado estimula a liberação do glucagon. Entretanto o papel regula- dor inicial para manutenção da glicemia durante o exercício é realizado pela adrenalina e pelo sistema nervoso simpático, com o glucagon tendo um papel mais tardio (McARDLE et al., 2015). Figura 11 - Visão geral do pâncreas Sobre o metabolismo dos carboidratos, a insulina esti- mula o transporte de glicose para o interior do tecido adiposo e do músculo esquelético, estimula a glicólise e a síntese de glicogênio no fígado e no músculo es- quelético. Em adição, inibe a glicogenólise (hepática e muscular) e a gliconeogênese hepática. No metabo- lismo dos lipídeos, é responsável por estimular a sín- tese de ácidos graxos, de triacilglicerol e de colesterol e reduz a taxa de oxidação das gorduras e a síntese de corpos cetônicos. Em relação ao metabolismo das proteínas, estimula o transporte de aminoácidos para os tecidos e síntese de proteínas, inibindo a degrada- ção protéica e a formação de ureia (AIRES, 2012). 126 TESTOSTERONA A testosterona é o principal hormônio esteroide an- drogênico. Sintetizada principalmente pelas células de Leydig nos testículos (Figura 12) apresenta ações diretas ou moduladas pela sua conversão à diidrotes- tosterona. Dentre essas funções, temos o direciona- mento sexual embrionário, atividade secretora pós- -púbere, crescimento puberal da laringe e mudança da voz, efeitos anabólicos sobre o músculo e ossos, eritropoiese, estimulação da espermatogênese e libi- do. Também é responsável pelo crescimento penia- no, calvície, desenvolvimento de pelos púbicos e axi- lares e atividade da glândula sebácea (AIRES, 2012). Observa-se que a testosterona incrementa seus ní- veis durante a realização do exercício (seja resis- tido ou aeróbio) mantendo-se elevado por até 30 minutos durante a recuperação. Esses incrementos são maiores quanto mais destreinado for o indiví- duo, sendo que uma adaptação associada à melhora do condicionamento envolve incrementos cada vez menores nos níveis de testosterona durante os exer- cícios (McARDLE et al., 2015). Este padrão de in- cremento ocorre tanto em homens quanto em mu- lheres, porém em valores absolutos diminuídos nas mulheres (visto que elas apresentam níveis de testos- terona cerca de 10 vezes menores do que os homens (McARDLE et al., 2015). ESTROGÊNIO O estrogênio é o principal hormônio esteroide envolvido com a função sexual no sexo feminino. É produzido, principalmente, nas células da gra- nulosa nos ovários (Figura 12), a partir de andro- gênios produzidos nas células da teca. Tem como principais efeitos sistêmicos a influência sobre o humor, manutenção da densidade mineral óssea, crescimento e diferenciação dos órgãos sexuais femininos, crescimento e proliferação do tecido mamário, auxilia na manutenção do ciclo mens- trual e fertilidade, estimula a produção de HDL e triglicerídeos e inibe a produção de LDL, aumenta a disponibilidade de fatores de coagulação e inibe a adesão plaquetária. Sobre o papel do exercício em seus níveis, a maioria dos trabalhos comprovam um aumento nos níveis circulantes de estrogênio com a realização do exercício físico (McARDLE et al., 2015).Figura 12 - Visão geral dos testículos e ovários EDUCAÇÃO FÍSICA 127 Como vimos, hormônios são fundamentais para o bom funcionamento corporal, com seus níveis oscilando dentro de uma faixa considerada ótima. Lembrem-se que qualquer alteração nestes níveis hormonais podem magnificar ou impedir o cor- reto funcionamento corporal. Nenhuma alteração hormonal permanece por longos períodos sem al- teração corporal. O tecido adiposo é um órgão endócrino: o tecido adiposo era considerado apenas como o principal local de armazenamento para a gordura, sobretudo triglicérides. Quando a ingestão calórica excede o gasto, aumenta- mos as reservas de gordura e o inverso se faz verdadeiro. Entretanto nas últimas duas décadas, essa visão sobre o tecido adiposo foi modificada em decorrência da comprovação que este tecido é capaz de secretar um con- junto de hormônios. Entre estes hormônios temos a leptina, hor- mônio secretado de maneira diretamente proporcional à quantidade de massa adi- posa e que tem por finalidade influenciar o apetite diretamente sobre os centros de controle de fome e saciedade no hipo- tálamo. Estudos com camundongos sem a capacidade de produzir leptina observa- ram que eles comem em demasia e ficam obesos. A adiponectina é outro hormônio secretado pelo tecido adiposo, tendo como função a melhoria da sensibilidade corpo- ral a insulina. Entretanto seus níveis são incrementados quanto menores forem os estoques de tecido adiposo. Fonte: adaptado de Powers e Howley (2014). SAIBA MAIS 128 considerações finais C hegamos ao final de mais uma unidade na qual nos aprofundamos no universo dos hormônios. Inicialmente, entramos em contato com a parte conceitual e introdutória do tema, esclarecendo conceitos im- portantes para uma boa base de estudo do sistema endócrino. Nesta primeira parte, chamo a atenção novamente para algo que trouxe na seção “refli- ta” e envolve o conceito de esteroides. Há muito, a palavra esteroide vem sendo adotada como sinônimo para tratar todas as substâncias que simulam os efeitos anabólicos da testosterona. O conceito correto da palavra esteroide trata de hor- mônios que derivam quimicamente do colesterol e não “substância que hipertro- fia”. Vários são os esteroides presentes em nosso organismo e somente um deles, a testosterona, leva à hipertrofia. Portanto, cuidado no emprego desta palavra. Num segundo momento, discutimos isoladamente os principais hormônios presentes no organismo, seguindo uma sequência de raciocínio que englobou os locais de produção no corpo humano, suas principais funções e sua relação com o exercício físico. Grande parte dos hormônios apontados neste material sofrem influência do exercício físico. Lembrem-se que não esgotamos o assunto, muita informação existe em literatura sobre a relação entre hormônios e exercício fí- sico. Porém, este módulo servirá para atrair sua atenção e te proporcionar um conhecimento de base sobre o tópico. Conforme abordado na introdução da unidade, o estudo dos hormônios é algo muito atrativo e muitas dúvidas os cercam,sendo que independente da área de atuação do profissional de educação física, os conceitos sobre hormônios de- verão receber especial atenção e serão indagados pelo público-alvo do profissio- nal. Portanto, espero ter atraído a atenção de vocês e que tenham aproveitado a oportunidade. 129 atividades de estudo 1. Diversos hormônios circulam pelo nosso organismo realizando funções das mais variadas possíveis, necessárias para o bom funcionamento corporal. En- tre estas funções temos o aumento na síntese proteica muscular. Sendo as- sim, assinale a alternativa a seguir que melhor representa hormônios que tem por finalidade o crescimento muscular. a) Testosterona e ocitocina. b) Estrogênio e TSH. c) GH e prolactina. d) Testosterona e GH. e) GH e cortisol. 2. A definição da palavra esteroides está atrelada a “um hormônio que deriva do colesterol”, uma definição muito diferente da ideia popular de que este- roide representa “hormônio que estimula massa muscular”. Sabendo disso, assinale a alternativa a seguir que melhor representa que hormônios são considerados esteróides. a) Testosterona e GH. b) Estrogênio e ADH. c) GH e TSH. d) Estrogênio e testosterona. e) Testosterona e TSH. 3. Durante uma corrida em um clima muito quente, experimenta-se um incre- mento na temperatura corporal e consequente aumento na transpiração. Com o intuito de evitar uma perda acentuada de água corporal, o organismo libera qual dos hormônios a seguir? a) Hormônio antidiurético. b) Insulina. c) Glucagon. d) T4. e) TSH. 130 atividades de estudo 4. Sabendo que uma das funções da insulina é remover a glicose do sangue e levar para dentro da célula muscular e do tecido adiposo, esperamos que os níveis de insulina durante o exercício: a) Aumente. b) Diminua. c) Aumente após os 20 minutos iniciais. d) Aumente somente em exercícios de força. e) Aumente após 2 horas de treinamento aeróbio. 5. Ao longo de um dia, nossa glicemia oscila entre aumentos (que ocorreram após as refeições) e quedas (que ocorreram durante períodos de jejum). Sa- bemos que a queda da glicemia é extremamente danosa ao organismo, pois afeta o funcionamento do sistema nervoso, sendo assim, diante de uma situação de queda na glicemia, assinale a alternativa que melhor re- presenta os hormônios que atuarão com o intuito de combater esta queda: a) Insulina e estrogênio. b) Glucagon e cortisol. c) Adrenalina e testosterona. d) Cortisol e aldosterona. e) Glucagon e insulina. 131 LEITURA COMPLEMENTAR Um excesso de hormônio do crescimento (GH) duran- te a infância está ligado ao gigantismo, enquanto a secreção inadequada desse hormônio causa nanismo. Essa última condição exige a administração de GH (jun- tamente com demais hormônios promotores do cres- cimento) durante os anos de crescimento, para que a criança readquira sua posição normal no gráfi co do crescimento. Já em adultos defi cientes em GH, doses terapêuticas do hormônio provocam aumentos na oxi- dação das gorduras, aumento no VO2 máx e na força e melhoram a composição corporal, reduzindo o per- centual de gordura e aumentando a massa muscular. Originalmente o GH era obtido a partir da extração de hipófi se de cadáveres (algo difícil e dispendioso), mas atualmente podemos contar com GH recombinante. Caso ocorra um excesso de GH durante a vida adulta, ocorrerá uma condição conhecida como acromegalia. O GH adicional na vida adulta não afetará o crescimento na altura, pois já se fecharam as placas de crescimento epi- fi sárias nas extremidades dos ossos longos. Infelizmen- te, o GH em excesso causa deformidades permanentes, conforme pode ser observado em um espessamento dos ossos da face, mãos e pés. Até recentemente, a causa habitual de acromegalia era um tumor de hipófi se ante- rior que resultava em excesso de secreção de GH. Atual- mente, este não é mais o caso. Em um impulso de tirar vantagem dos efeitos anabólicos do GH, adultos jovens com níveis normais desse hormônio estão injetando o GH humano, combinado a outros hormônios. O que esta administração leva? Aparentemente, os estu- dos têm apontado para: a. Adultos normais exibiram aumento de massa cor- poral magra, mas isso se deve mais à retenção de água do que a um aumento na massa muscular; b. Há mínimos ganhos em massa corporal magra e em força nos homens quando o GH é utilizado com o treinamento de resistência, em comparação com o uso exclusivo do treinamento de resistência; c. Há diversos eventos adversos nos casos de uso de GH, e esses eventos dependem da dose. Os even- tos adversos são: supressão do eixo GH/IGF, re- tenção de água e edema, dores articulares e mus- culares, bem como maior risco ligado à aplicação das injeções. Além disso, estudos têm apontado que apesar de efeitos benéfi cos, em idosos saudáveis constatou-se um núme- ro maior de efeitos adversos do que de benefícios, tendo sido recomendado que o GH não fosse usado como tera- pia antienvelhecimento. Portanto, apesar de ser consenso em muitos centros de treinamento do papel benéfi co do GH para performance, mais estudos devem ser realizados para tratar da relação benefícios versus malefícios de seu uso indiscriminado. Fonte: adaptado de Powers e Howley (2014). 132 material complementar Título: Fisiologia endócrina Autor: Patricia E. Molina Editora: Lange Sinopse: livro inteiramente destinado ao estudo da fi siologia endócrina, trazen- do informações de forma aprofundada a todos aqueles que querem incrementar seus conhecimentos. Indicação para Ler Sinopse: livro inteiramente destinado ao estudo da fi siologia endócrina, trazen- do informações de forma aprofundada a todos aqueles que querem incrementar 133 referências gabarito AIRES M. M. Fisiologia. 4 ed. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2012. HALL J. E. Guyton e Hall: tratado de fisiologia médica. 12 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. POWERS S. K.; HOWLEY E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desem- penho. São Paulo: Manole, 2014. McARDLE W. D.; KATCH F. I.; KATCH V. E. Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho huma- no. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2011. MOLINA P. E. Fisiologia endócrina. Freguesia do Ó: Lange, 2007. Referências on-line: 1 Em: <https://www.slideshare.net/felipecavalcante33/fisio-endcrino?ref=>. Acesso: 03 jul. 2017. 1. D 2. D 3. A 4. B 5. E Professor Dr. Felipe Natali Almeida Plano de Estudo A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade: • Atividade física e saúde • Exercícios para populações especiais Objetivos de Aprendizagem • Entender o conceito de atividade física voltada para saúde. • Explanar sobre a prática de exercícios físicos para populações especiais. FISIOLOGIA DA ATIVIDADE FÍSICA VOLTADA PARA A SAÚDE unidade V INTRODUÇÃO Olá aluno(a), seja bem-vindo(a) a nossa última etapa nesta escalada de conhecimentos. Nesta quinta e última unidade, discutiremos informações pertinentes à realização da prática de atividade física relacionada à saúde. Por saúde muitos entendem como apenas a ausência de doenças, po- rém saúde é algo bem mais amplo. De uma forma geral, saúde é definida como o completo bem-estar físico, mental e espiritual do indivíduo, com os três elementos colocados dentro de um continuum (continuum repre- senta uma série de acontecimentos sequenciais e ininterruptos, fazendo com que haja uma continuidade entre o ponto inicial e o final) no qual ou você se aproxima do espectro “saúde” ou se aproxima do espectro “mor- te”. Isso significa que todos os hábitos realizados por nós ao longo dos dias refletem positiva ou negativamente no nosso continuum, nos aproxi- mando mais do polo saúde ou nos direcionando para o polo morte. Diante deste fato, um dos pilares para nos aproximarmos mais do polo saúde engloba a realização de exercícios físicos. Entretanto diferen- temente do direcionamento que temos que dar para atletas envolvidos em competiçõesesportivas com o intuito de vencer, os elementos envolvidos na realização de exercícios voltados para saúde são bem menos intensos e devem refletir, principalmente, na capacidade funcional do indivíduo, ou seja, nos elementos necessários para que tenham uma vida independente, ou o mais independente fisicamente possível. Somado a isto, a prática de exercícios físicos deve ser capaz de reduzir a predisposição à instalação de uma série de doenças associadas à falta de movimentação e, caso essa doença já esteja instalada, o exercício deve ser capaz de, juntamente com outras medidas, frear a evolução e servir como uma medida auxiliar ao tratamento. Sendo assim, trataremos inicialmente nesta unidade de conceitos re- lacionados ao exercício físico voltado para a saúde, seguido da prática de exercícios em indivíduos acometidos por algumas doenças comuns em nossa sociedade. Espero que aproveitem este material. 138 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Figura 1 - Vida urbana: marcada por comportamentos associados ao baixo nível de movimentação corporal Atividade Física e Saúde Os padrões de vida atuais direcionam o ser huma- no para uma vida cada vez mais sedentária. Com a introdução das novas tecnologias, o homem mo- derno transformou-se. Em um passado não tão dis- tante, ele era um indivíduo do campo, fi sicamente ativo, que retirava seu sustento do trabalho braçal, mas com as ondas migratórias para as grandes ci- dades passou a adotar um estilo de vida urbano, com um comportamento tipicamente sedentário (Figura 1) (STEIN, 1999). EDUCAÇÃO FÍSICA 139 Os seres humanos foram “construídos” para serem ativos. Do ponto de vista fisio- lógico, não nos adaptamos muito bem a este estilo de vida sedentário, informação esta podendo ser comprovada mediante análise da grande quantidade de doen- ças associadas ao sedentarismo e que tem crescido em incidência nas últimas décadas. Somado a isto, muitos são os estudos que demonstram que um estilo de vida mais ativo é de fundamental importância para uma boa saúde (Figura 2) (HAMER et al., 2014). Não saudável Saudável Figura 2 - Associação entre exercícios físicos e melhora da saúde 140 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Dentro deste contexto, um campo específico do conhecimento é utilizado para estudar a associação entre atividade física e saúde e trata-se da epidemiologia da atividade física. Esta área aplica definições específicas para caracterizar os padrões comportamentais e as consequências. A terminologia relevante inclui o seguinte: • atividade física: movimento corporal produzido pela contração muscular e que faz aumentar o dispêndio de energia; • exercício: atividade física planejada, estruturada, repetitiva e intencional; • aptidão física: atributos relacionados com a maneira pela qual se executa uma atividade física; • saúde: bem-estar físico, mental, social e espiritual e não apenas ausência de doenças; • aptidão física relacionada à saúde: componentes da aptidão física associados a algum aspecto de boa saúde ou à prevenção da doença. Alimentação inadequada Depressão Diabetes Doença cardíaca Câncer Estilo de vida sedentário Alimentação saudável Sensação de bem-estar Saúde física Ausência de doença Atividades físicas Relações interpessoais Figura 3 - Associação entre exercícios com melhores hábitos de vida levam a um fenótipo mais saudável Em literatura, segundo Stein (1999), ao exercitar-se o indivíduo assume uma pos- tura positiva em relação a outros fatores de risco para saúde, procurando assumir um hábito de vida mais saudável. Podemos mencionar isto uma vez que existe uma relação inversa entre a prática de exercícios físicos e diferentes hábitos não reco- mendáveis em se tratando de saúde. O exercício pode ter um impacto sobre o ta- bagismo, sobre a ingestão de caloria inadequada, sobre o estresse exagerado, além de poder atuar sobre a dependência de álcool e de drogas psicoativas (Figura 3). EDUCAÇÃO FÍSICA 141 Desta forma, a atividade física torna-se um termo genérico que engloba pratica- mente todo tipo de movimento. Já a saúde concentra-se num espectro que varia desde a ausência completa dos elementos (presentes num extremo de quase mor- te) aos mais altos níveis de função do organismo. Já em relação à aptidão física, muitas são as variáveis mensuráveis que se enquadram neste elemento, porém quando tratamos de atividade física voltada à saúde, seus componentes mais im- portantes envolvem o condicionamento aeróbio, a composição corporal, a força e resistência muscular e a flexibilidade (POWERS; HOWLEY, 2014). De uma forma geral, os elementos relacionados ao exercício necessários para uma boa saúde estão explicitados na pirâmide a seguir (Figura 4). REDUZIR PELO MENOS 2 VEZES/SEMANA PELO MENOS 3 VEZES/SEMANA DIARIAMENTE (COM A MAIOR FREQUÊNCIA POSSÍVEL) • Tempo dedicado a assistir televisão • Surfando na internet • Leitura e uso de computador excessivos • golfe • jardinagem leve • atividades caseiras • calistenia fácil • ioga • treinamento de resistência leve-moderado Flexibilidade e forçaAtividade de lazer-estilo de vida (exercício aeróbico baixo) • carregando os mantimentos • subindo as escadas • caminhando até o trabalho • empurrando o cortador de grama • caminhada • trote • natação • pedalagem • aeróbica Exercício aeróbico • tênis • pedestrianismo • raquetebol • basquete Exercício recreativo PIRÂMIDE DE ATIVIDADE FÍSICA Figura 4 - Pirâmide do exercício: exercícios para uma saúde adequada Fonte: McArdle, Katch e Katch (2011, p. 867). Diante de todos os benefícios proporcionados pela prática de exercícios físicos de forma regular, não existem informações pertinentes que respal- dam a opção por não se exercitar. Estimule as pessoas a sua volta para o aumento no gasto energético com atividades físicas. (Powers e Howley) REFLITA 142 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Ao nos atermos em exercícios específicos, muitas são as condições que reque- rem um cuidado especial durante a realização. A seguir, trataremos de quatro condições, devido a sua grande presença no público que busca a realização de exercícios físicos. Exercícios Para Populações Especiais EDUCAÇÃO FÍSICA 143 DIABETES Diabetes tipo I O diabetes tipo I (Figura 6), também chamado de insulino-dependente, ocorre principalmente em indivíduos mais jovens (abaixo dos 20 anos) e está associado a um ataque do corpo do indivíduo às células produtoras de insulina. Ou seja, o organis- mo, por algum motivo, acredita que as células beta sejam agentes invasores (tal qual uma infecção por vírus ou bactérias) e direciona o sistema imune para combatê-las, resultando em sua destruição (AIRES, 2012). Este tipo acomete cerca de 5-10% dos indiví- duos diabéticos tipo I (POWERS; HOWLEY, 2014). O diabetes (Figura 5) é uma doença caracterizada por níveis elevados de glicose na corrente sanguí- nea de forma crônica. Duas são suas apresentações: o diabetes tipo I, caracterizado por uma reduzida/ ausente capacidade de secreção de insulina pelas células beta-pancreáticas; e o diabetes tipo II, ca- racterizado pela reduzida capacidade de ação da insulina, ou seja, o corpo libera, mas o hormô- nio não consegue agir de forma efetiva (Figura 6) (HALL, 2011). Insulina Receptor de insulina Glicose Saudável Diabetes tipo I Diabetes tipo II Insulina Receptor de insulina Glicose Insulina Receptor de insulina Glicose Figura 5 - Diferença do pâncreas funcionando normalmente e em dia- béticos tipo I e tipo II 144 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Os sintomas iniciais envolvem urina frequente, muita sede, muita fome e emagrecimento. Por não produzirem insulina suficiente, esses indivíduos serão dependentes da administração de insulina para manter a glicemia dentro de valores normais (HALL, 2011). Em relação à prática de exercícios físicos por in- divíduos diabéticos tipo I, alguns cuidados devem ser tomados visto que, por serem dependentes de insulina e pelo fatoda dose de insulina ser ajustada com base nas atividades cotidianas do indivíduo e na alimentação, a inserção do exercício físico pode ser um agente dificultador do ajuste da dose de insu- lina, facilitando o desenvolvimento de hipoglicemia. Porém, devido aos amplos benefícios da prática re- gular de exercícios físicos, tal prática deve ser esti- mulada em indivíduos portadores de diabetes tipo I (POWERS; HOWLEY, 2014). Antes do início da prática de exercícios físi- cos, idealmente seria necessária a avaliação por um profissional médico, especialmente se o indivíduo apresenta mais de 40 anos, tem a doença a mais de 10 anos e permaneceu sedentário por todo este período; tem hipertensão arterial associada; fuma; apresenta níveis de lipídeos sanguíneos alterados ou problemas na retina ou no rim já instalados. Todos esses fatores são ditos fatores agravantes e requerem cuidados adicionais em relação à intensidade do exercício para evitar piora no quadro (POWERS; HOWLEY, 2014). Ao prescrever exercícios ao diabético tipo I, a principal preocupação reside em evitar a hipogli- cemia. Isso pode ser conseguido se alguns cuidados forem tomados: 1. monitorar a glicemia antes e depois dos exer- cícios físicos; 2. evitar exercícios se os níveis de glicose de je- jum estiverem superiores a 250mg/dL e/ou associado à cetose; 3. ingerir carboidratos se os níveis glicêmicos estiverem inferiores a 100mg/dL; 4. identificar quando há necessidade de mudança na dose de insulina ou na ingestão de alimentos; 5. aprender como a glicemia responde a dife- rentes tipos de exercícios; 6. ingerir carboidratos conforme necessidade para evitar hipoglicemia; 7. alimentos com carboidratos devem estar dis- poníveis durante e depois dos exercícios físicos. Existe variabilidade no modo como um diabéti- co tipo I responde ao exercício e à hipoglicemia. Em consequência disso, são essenciais a monito- rização frequente e consistente da glicemia e um ajuste fino da dose de insulina e da ingestão de carboidratos, para que se obtenha sucesso prolon- gado na prevenção da hipoglicemia (McARDLE et al., 2015). A prescrição de exercício para o diabético tipo I também deve levar em consideração outros pro- blemas associados a essa doença, como neuropa- Figura 6 - Imagem representativa de um indivíduo com diabetes tipo I: observar aplicação da insulina em região abdominal EDUCAÇÃO FÍSICA 145 tia autonômica, neuropatia periférica, retinopatia e nefropatia. Indivíduos com disfunção do sistema nervoso autônomo podem exibir respostas anor- mais da frequência cardíaca e da pressão arterial ao exercício. Pessoas com lesões nervosas periféricas podem sentir dor, comprometimento do equilíbrio e redução da propriocepção. A lesão de retina, algo frequente em diabéticos tipo I, pode ser agrava- da pelo aumento da pressão arterial ou qualquer movimento rápido da cabeça. Finalmente, a lesão renal também é algo a ser considerado pela sua grande prevalência e probabilidade de ser agravada pelo aumento da pressão e redistribuição de fluxo sanguíneo durante o exercício. Por isso, não é de se surpreender que a prescrição do diabético deve levar em consideração a presença destes fatores (POWERS; HOWLEY, 2014). Portanto, acredita-se que embora não possa ser considerado como fator essencial para a manuten- ção da glicemia na faixa normal (apesar de auxiliar), o fato de que diabéticos tipo I, que permanecem fisi- camente ativos, sofrem menos complicações diabé- ticas já seria a razão suficiente para continuar com uma vida ativa (KENNEY et al., 2013). Diabetes tipo II O diabetes tipo II, também conhecido como não in- sulino-dependente, ocorre geralmente com maior lentidão, visto que hábitos do indivíduo vão tornan- do o corpo do diabético deste tipo menos responsivo à insulina. Logo, surge, geralmente, em idade mais avançada do que o diabetes tipo I. No entanto, por estar relacionado, entre outras coisas, ao excesso de peso, pode ser observado em crianças e adolescen- tes com excesso de peso. Cerca de 90-95% dos in- divíduos diabéticos são diabéticos tipo II (Figura 7) (McARDLE et al., 2015). Geralmente, esses pacientes exibem diversos fatores de risco para o desenvolvimento de doenças cardio- vasculares além do diabetes, hipertensão, colesterol alto, obesidade e inatividade física são as mais fre- quentes (AIRES, 2012). Há evidência convincente de que o diabetes tipo II está ligado à falta de atividade física, inde- pendente da obesidade. Além disso, pesquisas atu- ais corroboram os benefícios do treinamento na prevenção e tratamento da resistência à insulina e do diabetes tipo II. Em comparação com o indi- víduo diabético tipo I, cuja vida pode estar mais complicada quanto ao controle da glicemia no iní- cio do programa do exercício, a prática de exercício é recomendação essencial para o diabético tipo II, tanto para ajudá-lo a enfrentar a obesidade (geral- mente associada) como para ajudar no controle da glicemia (McARDLE et al., 2015). A combinação de exercício e dieta pode ser su- ficiente, eliminando a necessidade de insulina ou da medicação oral para estimular a secreção deste hor- mônio (KENNEY et al., 2013). Em comparação com o diabético tipo I, o diabético tipo II não sofre as Figura 7 - Diabetes tipo II: em geral, apresenta como principal fator de risco o excesso de peso 146 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO mesmas oscilações na glicemia durante o exercício, contudo, pessoas que tomam medicação oral para estimulação da insulina talvez tenham que diminuir a dose para manter a glicemia normal durante o exercício (POWERS; HOWLEY, 2014). Como ocorre com todos os programas de exercícios para indivíduos descondicionados, é mais importante fazer menos do que demais no início do programa. Ao começar com uma ativi- dade física moderada, aumentando gradualmente a duração, os exercícios podem ser feitos todos os dias. Essa estratégia permite aprender como deve ser mantido um controle adequado da glicemia, ao mesmo tempo que minimiza a probabilida- de de uma resposta hipoglicêmica. Além disso, ajuda a formar o “hábito” da prática do exercício regular, condição crucial para obtermos benefí- cios que perdurarão a longo prazo (POWERS; HOWLEY, 2014). HIPERTENSÃO ARTERIAL A hipertensão arterial é caracterizada pelo au- mento crônico da pressão arterial acima dos va- lores considerados normais para o repouso (Fi- gura 8). As diretrizes atuais consideram valores acima de 140/90mmHg para pressão arterial sis- tólica e diastólica, respectivamente, como classi- ficação de hipertensão arterial. A pressão arterial considerada normal envolve valores abaixo de 120/80mmHg e os valores presentes entre estas duas escalas considera o indivíduo como pré-hi- pertenso (entre 120-139mmHg para pressão ar- terial sistólica e entre 80-89 para pressão arterial diastólica) (AIRES, 2012). Indivíduos hipertensos devem tomar medicação para controle da pressão arterial e, geralmente, este uso perdurará por toda a vida, evitando assim o desenvolvimento de problemas associados à eleva- ção da pressão (Figura 9). O fato da pressão arte- rial estar controlada na presença da medicação não permite a retirada do medicamento, visto que esta atitude (sem o consentimento de um profissional médico) geralmente desregulará a pressão arterial novamente. Aliado à medicação, recomenda-se o uso de medidas conhecidas como não farmacoló- gicas para o controle da pressão arterial e incluem, principalmente, o controle do peso corporal, con- trole alimentar e prática regular de exercícios físicos (KENNEY et al., 2013). Figura 8 - Método de aferição da pressão arterial EDUCAÇÃO FÍSICA 147 A recomendação dietética para o controle da pres- são arterial é a redução da ingestão de sal e de calo- rias. Acredita-se que a redução no consumo do sal reduza, em média, 5 e 3mmHg para pressão sistó- lica e diastólica, respectivamente, enquanto a per- da de 1kg de peso corporal leve a uma reduçãode cerca de 2mmHg para pressão sistólica e diastólica (POWERS; HOWLEY, 2014). Já a relação com o exercício físico, sabe-se que tan- to o condicionamento físico como o exercício físico re- gular estão inversamente relacionados com a possibili- dade de ocorrência de hipertensão arterial. Acredita-se que o exercício de resistência aeróbia reduza cerca de 5-7mmHg os valores de pressão arterial em repouso do indivíduo hipertenso. Associada a isso, a prática re- gular de exercícios levam a mudanças no organismo que diminuem o risco de doença coronariana, mesmo em casos que a pressão arterial não diminui. OBESIDADE A obesidade (Figura 10) é caracterizada pelo acú- mulo de gordura corporal acima de valores conside- rados normais, no qual em resposta a variados mo- tivos a ingestão energética ultrapassa cronicamente o dispêndio de energia. São relatados como causas as influências genéticas, ambientais, metabólicas, fi- siológicas, comportamentais, sociais e, talvez, raciais (POWERS; HOWLEY, 2014). Complicações da hipertensão Danos aos vasos sanguíneos Falência renal Dores de cabeça Infarto agudo do miocárdio Cardiomiopatia Falência cardíaca Ataque cardíaco Acidente vascular cerebral Demência Desordens neurologicas Retinopatia Figura 9 - Problemas associados à hipertensão arterial Figura 10 - Excesso de gordura corporal 148 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Esta ruptura no equilíbrio energético começa com frequência na infância e, quando chega a ocorrer a probabilidade de obesidade na vida adulta, aumen- ta consideravelmente. Como exemplo, sabemos que crianças obesas entre os 6 e 9 anos de idade com- portam uma probabilidade de 55% de se tornarem obesas quando adultas (um risco cerca de 10 vezes maior que aquele apresentado por crianças com peso normal) (McARDLE et al., 2015). Apesar disso, é entre os 25 e 44 anos que temos o período mais perigoso em relação ao desenvolvi- mento da adiposidade excessiva. Estudos com norte- -americanos apontam que entre os 20 e 40 anos eles ganham, em média, cerca de 900g por ano (McAR- DLE et al., 2015). E, apesar dos relatos de influên- cias genéticas serem de suma importância para este grande incremento no peso corporal, os pesquisa- dores apontam que alterações genéticas por si só não podem ser a única explicação e relatam que o estilo de vida sedentário associado a uma grande disponi- bilidade de alimentos saborosos e ricos em lipíde- os e calorias servidos em porções cada vez maiores continuam sendo os principais culpados (Figura 11) (KENNEY et al., 2013). Tratando especificamente da relação da atividade fí- sica com o desenvolvimento do excesso de gordura corporal, temos que a atividade física regular, tanto por meio da recreação quanto da ocupação profis- sional, dificulta efetivamente o aumento do peso e as alterações adversas na composição corporal. Esse efeito frustra a tendência em recuperar o peso per- dido e contraria uma variação genética comum que torna a pessoa mais propensa a ganhar um peso ex- cessivo. Os indivíduos que conseguem manter a per- da de peso ao longo do tempo mostram uma maior força muscular e participam em mais atividade físi- ca que os congêneres que recuperam o peso perdido (POWERS; HOWLEY, 2014). Os estilos de vida fisicamente ativos reduzem o padrão “normal” de aumento de gordura na vida adulta. Para homens jovens e de meia-idade que se exercitam regularmente, o tempo gasto na ativida- de física relaciona-se inversamente com o nível de gordura corporal. Corredores de longa distância de meia-idade continuam sendo mais magros que seus congêneres sedentários (McARDLE et al., 2015). Mas o que torna a adiposidade excessiva um problema? Diversos estudos comprovam que ela está associada a uma deterioração da saúde e qua- lidade de vida do indivíduo. De uma forma geral, observa-se um prejuízo na função cardíaca; uma associação com desenvolvimento de hipertensão arterial; acidente vascular cerebral e trombose ve- nosa profunda; resistência à insulina e diabetes; doença renal; apneia do sono; restrição ventilató- ria; osteoartrite; dores articulares devido à sobre- carga excessiva; gota; câncer de endométrio; da mama, da próstata e do cólon; níveis anormais de lipídeos sanguíneos; irregularidades menstruais; alterações psicológicas; entre outros (Figura 12) (KENNEY et al., 2013).Figura 11 - As escolhas de vida levam ao fenótipo obeso EDUCAÇÃO FÍSICA 149 Em números, utiliza-se o percentual de gordura ou o Índice de Massa Corporal (IMC) para caracterizar o indivíduo como obeso. Em relação ao percentual de gordura, estima-se que homens jovens são con- siderados com padrões de adiposidade excessiva acima de 20% de gordura corporal (com homens mais velhos aceitando até 25-30%), enquanto em mulheres estes valores devem ser superiores a 30% (McARDLE et al., 2015). Tratando-se do IMC, sabemos que segundo a Organização Mundial de Saúde, os valores e sua clas- sificação correspondentes seguem a tabela a seguir. Tabela 1 - Índice de Massa Corporal (IMC), calculado pela divisão do peso (Kg) pela altura (m) ao quadrado Valores de IMC Classificação <18,5 Baixo peso 18,6-24,9 Normopeso 25-29,9 Sobrepeso 30-34,9 Obesidade grau I 35-39,9 Obesidade grau II >40 Obesidade grau III (mórbida) Fonte: Diretrizes Brasileiras de Obesidade, 2009. Além do excesso de adiposidade, também devemos levar em consideração a distribuição da gordu- ra corporal (Figura 13), visto que este fator altera os riscos para a saúde em crianças, adolescentes e adultos. O maior risco para a saúde envolve a de- posição da gordura na área abdominal (obesidade central ou andróide), visto que ela, em compara- ção com a obesidade ginóide (aquela onde a de- posição de gordura ocorre na região do quadril e coxa), aumenta a propensão para doença cardíaca, hiperinsulinemia, intolerância à glicose, diabetes tipo II, câncer de endométrio, hipertrigliceride- mia, dislipidemias, hipertensão e aterosclerose. De uma forma geral, utiliza-se os valores de circunfe- rência de abdome de 102cm para homens e 88cm para mulheres como limítrofe em relação aos riscos (McARDLE et al., 2015). COMPLICAÇÕES MÉDICAS DA OBESIDADE Doença coronariana Catarata Acidente vascular cerebral Doenças pulmonares Doença hepática gordurosa não alcoólica Distúrbios da vesícula biliar Câncer Figura 12 - Distúrbios associados à adiposidade excessiva Figura 13 - Acúmulo de gordura na região central (andróide) ou na re- gião de quadril e coxas (ginóide) Em relação à redução ou controle do peso corporal, as recomendações partem de algo a muito descrito em literatura: a primeira lei da termodinâmica, que postula que a energia pode ser transferida de um sistema a outro, mas não pode ser criada nem des- 150 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO truída. Em termos de peso corporal, significa que se a ingesta calórica for igual ao gasto, o peso corporal não modificará. Caso a ingesta seja maior do que o gasto, o peso corporal aumenta e, se o gasto for maior do que a ingesta, o peso corporal tenderá a reduzir (Figura 14) (KENNEY et al., 2013). Para isso, um dos primeiros passos para estimular o indivíduo é colocar metas atingíveis, para evi- tar grandes frustrações que podem desencadear danos psicológicos que levariam o indivíduo a abandonar o programa de emagrecimento. Atual- mente, estimula-se a estabelecer como meta ini- cial uma perda de peso de 5-15% do peso corporal (McARDLE et al., 2015). IDOSOS As pessoas idosas perfazem o seguimento de cres- cimento mais rápido da sociedade na maioria dos países (Figura 15). Há 30 anos, o marco de 65 anos representava o início da velhice. Porém, os geron- tólogos consideram agora 85 anos como a demar- cação de “mais velho-velho” e a idade de 75 anos como o “jovem-velho”. Isso se torna um desafio, de- vido ao declínio físico-funcional destes indivíduos, associado à maior prevalência de doenças, fazen- do com que a vitalidade e não a longevidade seja o principalelemento a ser almejado (POWERS; HOWLEY, 2014). Figura 14 - Balança representando o equilíbrio entre o dispêndio e a necessidade energética Três maneiras desequilibram a equação do equilíbrio energético de forma a produzir uma perda de peso: 1. reduzindo a ingesta calórica abaixo das ne- cessidades energéticas diárias; 2. mantendo a ingesta calórica e aumentando o dispêndio de energia por meio de uma ativi- dade física adicional acima das necessidades energéticas diárias; 3. reduzindo a ingesta calórica diária e aumen- tando o dispêndio diário de energia. Importante salientar que o processo de perda de peso corporal parece ser simples quando descrito, porém requer muita perseverança do indivíduo tanto durante o processo de redução quanto pos- teriormente, para manutenção do peso corporal. Figura 15 - Grupo etário que mais cresce, especialmente em países de- senvolvidos EDUCAÇÃO FÍSICA 151 De uma forma geral, pesquisadores esperam atual- mente que uma grande parte da deterioração fisio- lógica considerada previamente como “envelheci- mento normal” possa ser reflexo do estilo de vida adotado pela pessoa ao longo dos anos, com o en- velhecimento bem-sucedido, incluindo quatro ele- mentos, de acordo com McArdle et al. (2015): 1. saúde física; 2. espiritualidade; 3. saúde emocional e educacional; 4. satisfação social. Sendo que, de acordo com os mesmo autores, a ma- nutenção e até mesmo o aprimoramento das fun- ções físicas e cognitivas, o engajamento pleno nas atividades vitais e a participação em atividades pro- dutivas e relações interpessoais contribuem para a concretização desses objetivos. Em relação às adaptações fisiológicas, observa- -se alterações em: 1. força muscular: homens e mulheres alcan- çam seus níveis de força mais altos entre os 20 e os 40 anos, declinando a partir da meia-i- dade. Esta velocidade de perda é diretamente proporcional à mobilidade e estado de apti- dão do indivíduo; 2. redução de massa muscular: ocorre por atro- fia muscular por desnervação, uma degene- ração irreversível das fibras musculares, par- ticularmente das fibras do tipo II; 3. função neural: um declínio de quase 40% no número de axônios medulares e outro de 10% na velocidade de condução nervosa refletem os efeitos cumulativos do envelhecimento so- bre a função do sistema nervoso central. Essas modificações contribuem provavelmente para a redução relacionada com a idade no desem- penho neuromuscular avaliado pelos tempos de reação. Ao dividir o tempo de reação em tempo de processamento central e tempo de contração muscular, o envelhecimento afeta mais negativamente o tempo necessário para identificar um estímulo e processar a infor- mação de forma a produzir a resposta; 4. alterações endócrinas: basicamente, as alte- rações na função endócrina afetam 3 eixos hormonais: a) eixo hipotálamo-hipófise-gô- nodas, sentido especialmente pelas mulheres que apresentam uma queda nos níveis de es- trogênio, adentrando na menopausa. O de- clínio da testosterona também ocorre, porém os efeitos são mais pronunciados nos homens somente por volta da sétima década de vida; b) córtex suprarrenal, porém seus efeitos acometem principalmente a produção dos androgênios fracos (DHEA e DHEA sulfata- do); c) eixo GH/IGF, observando diminuição na amplitude média dos pulsos, a duração e a fração do GH secretado. Reflete também em uma diminuição paralela nos níveis circulan- tes de IGF-I; 5. função pulmonar: ocorre uma deterioração da função pulmonar estática e dinâmica; 6. função cardiovascular: o VO2 máximo apre- senta um declínio entre 0,4 e 0,5 ml/kg a cada ano em homens e mulheres adultos, sendo este mais acentuado em pessoas sedentárias. Adicionalmente, observa-se uma redução na frequência cardíaca máxima, no débito car- díaco, complacência das grandes artérias e na capilarização muscular; 7. composição corporal: estudos indicam que após os 18 anos, homens e mulheres ganham progressivamente peso e gordura corporal até a quinta ou sexta década de vida, época em que se evidencia uma queda no peso corporal; 8. massa óssea: observa-se uma redução de massa óssea aproximada de 30-50% nas pes- soas acima de 60 anos de idade. 152 FISIOLOGIA GERAL E DO MOVIMENTO Sobre a relação entre o envelhecimento e a prática de exercícios físicos, pesquisas mostram que a partici- pação em atividades atléticas na condição de adulto jovem não garante uma boa saúde e longevidade nas fases subsequentes da vida. Em contrapartida, a ma- nutenção de níveis mais altos de atividade física e de aptidão durante a vida inteira, proporciona benefí- cios significativos em termos de saúde e longevidade (KENNEY et al., 2013). Além disso, surgiram gradientes inversos de risco por meio das categorias de aptidão baixa, mo- derada e alta, com uma taxa de morte mais baixa entre os indivíduos moderadamente aptos em com- paração com os grupos de baixa aptidão. Homens e mulheres menos aptos comportavam uma proba- bilidade quase 2 vezes maior de virem a morrer em virtude de todas as causas do que seus congêneres mais aptos durante um acompanhamento de 8 anos (McARDLE et al., 2015). Dessa forma, algumas orientações são específi- cas para o idoso em relação à prática de exercícios físicos. Recomenda-se que os idosos devam reali- zar ao menos 150 minutos semanais de atividade física de intensidade moderada, porém se o ido- so não puder realizar devido à alguma condição crônica, deverá ser tão ativo quanto o permitirem suas habilidades e condição. Em adição, o idoso deve realizar exercícios que melhorem o equilí- brio (contudo, eles tendem a ser mais vantajosos no idoso pré-frágil em relação ao já fragilizado), fortalecimento muscular e flexibilidade. Somado a isso, o idoso com algum problema crônico deve ter conhecimento de como sua condição afeta a ca- pacidade de praticar atividade física em segurança (McARDLE et al., 2015). CRIANÇAS Há ainda muitas questões pendentes em relação às respostas fisiológicas da criança saudável a vários ti- pos de exercício. Isso se deve ao número limitado de pesquisas envolvendo este público. Dentre as poucas informações observadas, uma delas envolve as características do sistema cardiopul- monar. Acreditava-se que o coração da criança não resistiria tão bem à sobrecarga imposta por exercí- cios aeróbios de longa duração, chegando a levantar a hipótese de que treinamentos de alta intensidade em crianças e adolescentes resultaria em lesões ir- Exercício e morte súbita: muito se comenta sobre a probabilidade de sofrer uma morte súbita ao realizar um esforço físico. E real- mente, mesmo com a taxa de morte durante o exercício declinando no transcorrer dos úl- timos 30 anos (apesar do aumento global da participação de exercícios), sabemos que o esforço físico intenso comporta um pequeno (porém maior) risco de morte súbita (uma morte súbita por 1,51 milhões de episódios de esforço) durante a atividade, em compa- ração com o repouso por período de tempo equivalente, particularmente para pessoas sedentárias. Porém, estudos comprovam que este risco é particularmente elevado se você não realiza esforços com frequência. Dados mostram que pessoas que treinam cinco vezes semanais correm um risco de morte súbita cerca de sete vezes menos do que aqueles que se exercitam apenas uma vez por semana. Fonte: adaptado de McArdle et al. (2015). SAIBA MAIS EDUCAÇÃO FÍSICA 153 reversíveis neste sistema. Porém, relatos científi cos atuais demonstram que crianças inseridas em trei- namento aeróbio de longa duração podem apresen- tar evolução física semelhante ao do adulto sem de- monstrar índice de lesão (McARDLE et al., 2015). Em adição, outra dúvida referente ao impacto de programas e treinamento sobre crianças tratava do défi cit de crescimento que viria associado à trei- namento de alta intensidade em crianças. Porém, atualmente sabe-se que o crescimento e o desenvol- vimento tanto de meninos quanto de meninas não é afetadoadversamente por programas de treinamen- to bem orientados. Mais ainda, espera-se que um programa de treinamento bem orientado seja capaz de estimular e otimizar o crescimento. Somado a isso, sabemos também que crianças envolvidas em programas bem elaborados de treinamento de força não apresentam qualquer prejuízo ósseo, muscular ou cartilaginoso e que seu ganho de força é obtido, em sua grande maioria, por mudanças que ocorrem no sistema nervoso, associado a uma limitada hiper- trofi a (McARDLE et al., 2015). 154 considerações finais B om aluno(a), chegamos ao fim desta quinta e última unidade, na qual discutimos conceitos relacionados à fisiologia da atividade física e saú- de. Num primeiro momento, abordamos tópicos relacionados ao tema proposto de uma forma geral, mediante abordagem de terminologias e o impacto da realização do exercício físico para manutenção de uma saúde adequada no presente e a longo prazo, visto que os efeitos obtidos pelo exercício físico não são infinitos. Ou seja, os benefícios estão presentes enquanto estamos inseridos numa rotina cotidiana de exercícios. Ressalto novamente, nesta parte final, que o exercício é um dos elementos necessários para uma boa saúde, visto que o conceito atual de saúde é muito mais amplo do que apenas bem-estar físico (elemento realmente trabalhado pelo exer- cício, apesar de possuir influências sobre a esfera mental e social). Logo, uma boa alimentação, bom sono, convívio social satisfatório, espiritualidade, entre outros também tem seu impacto positivo e devem fazer parte de uma rotina diária. Posteriormente, entramos em conceitos mais específicos sobre cuidados a se- rem tomados em condições especiais. Muitas são estas condições presentes em grande parte da população atualmente, mas demos um enfoque em quatro mais prevalentes: diabetes, hipertensão, obesidade e idosos. De uma forma geral, à exceção do diabetes tipo I e o envelhecimento (que ocorrerá com todos), os de- mais são passíveis de prevenção com a escolha de hábitos saudáveis de vida. Até mesmo a forma como nos apresentamos na velhice reflete os hábitos realizados na maior parte de nossas vidas. Sendo assim, procuramos esclarecer informações básicas acerca destes quatro quesitos, incluindo definições, fatores de risco, male- fícios associados e a relação com o exercício físico. Diante disso, espero ter contribuído com informações pertinentes à sua atu- ação profissional, parta deste livro e se aprofunde mais, conhecimento nunca é demais. Abraços. 155 atividades de estudo 1. Quando tratamos da elaboração de programas de exercícios físicos, devemos nos ater aos objetivos do indivíduo. De uma forma geral, podemos dividir a práti- ca regular de exercícios em voltados para a saúde e voltados ao alto rendimento. Sendo assim, assinale a seguir a alternativa que melhor representa ele- mentos envolvidos na aptidão física voltada para a saúde. a) Potência. b) Resistência aeróbia. c) Força. d) Mais de uma está correta. e) Nenhuma está correta. 2. Diabetes é definido como a manutenção da glicemia cronicamente acima de va- lores considerados dentro da normalidade (>126mg de glicose/dL de sangue). Além disso, o diabetes pode ser subdividido em diabetes tipo I e diabetes tipo II. Diante do exposto, marque a assertiva a seguir que melhor representa a definição de diabetes tipo I. a) O organismo humano nasce sem os órgãos do trato gastrointestinal, in- cluindo o pâncreas. b) O organismo humano promove um ataque das células beta pancreáticas por meio de seu sistema imune. c) Está associado a uma inabilidade do corpo em responder a insulina pro- duzida por ele. d) Devido a um quadro de obesidade e hipertensão, o corpo produz uma insulina com características químicas diferentes. e) O organismo humano não produz insulina o suficiente, devido a um qua- dro obesidade e hipertensão. 156 atividades de estudo 3. O Índice de Massa Corporal (IMC) é uma medida antropométrica amplamente utilizada para definir padrões de acúmulo de peso corporal, devido a sua fácil mensuração por meio de medidas relativamente simples de obter (peso e esta- tura). Sabendo disso, dentre os valores de IMC a seguir, assinale a alternativa que representa um indivíduo com obesidade grau I. a) 34,2. b) 29,8. c) 35,1. d) 39. e) 43. 4. A hipertensão arterial é caracterizada pela manutenção da pressão arterial acima de 140/90mmHg cronicamente. Sabe-se que muitas são as doenças associadas a ela. Sobre a hipertensão arterial, marque a alternativa que melhor repre- senta doenças associadas. a) Acidente vascular cerebral e obesidade. b) Infarto agudo do miocárdio e diabetes tipo I. c) Doença renal e diabetes tipo II. d) Infarto agudo do miocárdio e doença renal. e) Obesidade e diabetes tipo I. 5. Durante o processo de envelhecimento, podemos observar algumas alterações fisiológicas importantes associadas ao declínio da funcionalidade corporal, algo previsto para ocorrer com o avançar da idade, mas não está relacionado propria- mente dito com o desenvolvimento de doenças. A respeito destas alterações, leia as assertivas a seguir e, em seguida assinale a alternativa correta. I - Redução do débito cardíaco. II - Redução da frequência cardíaca máxima. III - Diminuição da densidade mineral óssea. IV - Redução de massa muscular. a) Apenas I e II. b) Apenas I e III c) Apenas II e IV d) Apenas I, II e III. e) I, II, III e IV. 157 LEITURA COMPLEMENTAR Um dos maiores desafi os da educação física escolar envol- ve a compreensão de que o aluno é um ser composto de corpo e mente. Logo, enquanto o corpo precisa de exercí- cios físicos, movimentos e experiências corporais, a men- te precisa de exercícios lógicos, raciocínios e experiências mentais. Impossível separar um do outro. Sendo assim, a saúde e bem-estar do escolar depende de uma refl exão sobre a prática pedagógica do currículo educacional atual, para que o aluno desenvolva plenamente corpo e mente. A Educação Física tem por proposta promover a saúde escolar e o estilo de vida ativo, porém, para que isto pos- sa ocorrer, devemos superar a ideia de que Educação Física é somente uma prática esportiva, pois por suas características competitivas acaba por excluir alguns alu- nos. Esta, por sua vez, deve envolver todos os exercícios físicos atribuídos pela escola, desenvolvendo comporta- mento ativo e permanente no escolar. Logo, a educação está ligada à saúde por meio das práti- cas inovadoras aderidas pelas escolas, no sentido de in- centivar os escolares, por meio da Educação Física, para terem compromisso com a saúde corporal e mental, pra- ticando exercícios regulares para a manutenção e a pro- moção da saúde, bem-estar e qualidade de vida ao longo de toda sua vida. Os Parâmetros Curriculares Nacionais preconizam que a Educação Física, além da valorização e do cuidado com o corpo, bem como o desempenho das técnicas e habilidades, deve ainda valorizar o sociocultu- ral do escolar, pois muito além de um corpo, existe um ser que precisa ser alicerçado na vida política, social, cul- tural, profi ssional, dentre outros e, assim, ter um desen- volvimento pleno, abrangendo todo o contexto (saúde). Importante destacar ainda que a Educação Física Escolar proporciona às crianças e aos adolescentes a viabilização da cultura que envolve corpo e movimento, de forma que suas práticas e experiências sejam caminhos abertos para uma vida saudável e prazerosa. A interação em brincadei- ras, jogos, danças, atividades físicas, lutas e modalidades esportivas diversas cria um vínculo de respeito, coopera- ção e afeto. Portanto, o ambiente escolar deve se adequar para a nova proposta pedagógica que visa estimular o es- colar para a cooperação, a participação e o respeito, num clima de descobertas, brincadeiras, exercícios e atividades físicas e outros, uma maior valorização de sua cultura, seu conhecimento e suas experiências. Comumente, o exer- cíciofísico estimula no escolar a capacidade de construir potencialidades físicas, limites, superações, expectativas, possibilidades e outros fatores importantes para a sua formação humana, que permitem avaliar a si mesmo na- quilo que é capaz de enfrentar para seu conhecimento, aprendizado, sucesso, valorização cultural, social, acadê- mica e profi ssional. Isso signifi ca envolver e respeitar os escolares nas suas aptidões e limitações físicas. Assim, percebemos que para a manutenção da saúde e da qualidade de vida do escolar, faz-se necessário esti- mular os alunos para a adoção de atitudes saudáveis, ou seja, que valorizem a saúde. Para esta intervenção, a prática regular e permanente de exercícios físicos é o pri- meiro passo para o desenvolvimento integral do escolar. Fonte: ALVES, Marta Teixeira; ALVES, Queila de Jesus; PA- GANI, Mario Mecenas; GODOI JUNIOR, Fernando Cesar de Maio. O Exercício Físico na Melhoria da Saúde do Es- colar. [2017]. Disponível em <https://www.inesul.edu.br/ revista/arquivos/arq-idvol_32_1421771721.pdf>. Acessa- do em: 15 fev. 2018. 158 material complementar Atividade Física, Saúde e Qualidade de Vida Markus V. Nahas Editora: Midiograf Sinopse: a intenção deste livro é veicular as informações mais recentes ligadas ao tema de Atividade Física, Saúde e Qualidade de Vida, numa linguagem menos técnica, com sugestões para autoavaliações e ações que possam ser incluídas no dia a dia da maioria das pessoas. Indicação para Ler : a intenção deste livro é veicular as informações mais recentes ligadas ao tema de Atividade Física, Saúde e Qualidade de Vida, numa linguagem menos técnica, com sugestões para autoavaliações e ações que possam ser incluídas no 159 referências gabarito AIRES M. M. Fisiologia. 4 ed. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA PARA ESTUDO DA OBESIDADE E SÍNDROME METABÓLICA. Diretrizes brasileiras de obesidade 2009/2010, 2009. ALVES, M. T.; ALVES, Q. J.; PAGANI, M. M.; GODOI-JUNIOR, C. M. O exercí- cio físico na melhoria da saúde do escolar. Disponível em: <https://www.inesul. edu.br/revista/arquivos/arq-idvol_32_1421771721.pdf>. acesso em: 22 set. 2017. HAMER M.; LAVOIE K. L.; BACON S. L. Taking up physical activity in later life and healthy ageing: the English longitudinal study of ageing. Br J Sports Med, 2014. HALL J. E. Guyton e Hall: tratado de fisiologia médica. 12 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. McARDLE W. D.; KATCH F. I.; KATCH V. E. Fisiologia do exercício: nutrição, energia e desempenho humano. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara koogan, 2011. POWERS S. K.; HOWLEY E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. São Paulo: Manole, 2014. STEIN, R. Atividade Física e Saúde. Rev Bras Med Esp, v.5, n;4, 1999. KENNEY, W. L,; WILMORE, J. H., COSTILL, D. L. Fisiologia do Esporte e do exercício. 5. ed. São Paulo: Manole, 2013. 1. D 2. B 3. A 4. D 5. E conclusão geral Caro(a) aluno(a), neste livro entramos em contato com uma série de informações sobre mecanismos de funcionamento corporal. Discutimos na Unidade I sobre mecanismos de obtenção de energia anaeróbia (por meio da quebra da creatina fosfato e da glicose) e aeróbia (por meio da oxidação da glicose, gorduras e proteínas mediante atividade do ciclo do ácido cí- trico e da cadeia respiratória) e formas de obtenção de oxigênio e remoção do gás carbônico por meio da integração do funcionamento do sistema cardiovas- cular e respiratório (Unidade II). Tratamos também do papel do sistema nervo- so como gerador dos sinais que levarão o múscu- lo esquelético ao ciclo contrátil. Descobrimos que existem áreas cerebrais específicas para geração de padrões de movimento e vias específicas de controle de determinados músculos em áreas do organismo humano. Sabemos que por meio da junção neuro- muscular o neurônio motor envia o sinal que irá al- terar elementos das células musculares que levarão à contração muscular (Unidade III). Posteriormente (Unidade IV), passamos a discu- tir o papel do outro sistema de grande importância para o comando e controle do corpo humano: o sis- tema endócrino, um sistema dotado de hormônios produzidos por glândulas endócrinas com o intuito de alterar o funcionamento de determinadas regiões do corpo. Lembrem-se que muitos deles alteram seus níveis circulantes em resposta ao exercício físico. En- cerrando nosso módulo (Unidade V), trabalhamos com o conceito de atividade física e saúde e a relação do exercício físico com algumas das doenças mais prevalentes na sociedade atual, assim como em ido- sos e crianças. Espero que tenha aproveitado os conteúdos tra- balhados em cada unidade, e tenha compreendido a importância desta disciplina em sua formação pro- fissional. Há muitos anos eu tive meu primeiro con- tato com a fisiologia e até hoje me surpreendo com a importância dela na formação de um profissional bem capacitado na área. Um grande abraço.