Respostas respiratórias ao exercício

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Respiração durante o exercício
Docente: Leonardo Alves Nascimento
Discente: Adriele Ximenes; Giovanna Diniz; Rafael Bailona; Vitória Gomes.
Disciplina: Fisiologia do Exercício 
- a palavra respiração na fisiologia podem ter duas definições: 
respiração pulmonar e respiração celular
- a respiração pulmonar refere-se à ventilação (respiração 
propriamente dita) e à troca de gases (02 e C02) nos pulmões
- a respiração celular está relacionada à utilização de 02 e à 
produção de C02 pelos tecidos
Respiração durante o exercício
Função Pulmonar 
- o sistema respiratório fornece ao indivíduo um meio de repor 02 e eliminar o C02 
presente no sangue
- a troca de 02 e C02 entre o pulmão o sangue resulta de dois processos: ventilação 
e difusão
Estrutura do sistema respiratório 
- o sistema respiratório humano é composto por um grupo de passagens que 
filtram e transportam o ar até os pulmões
- alvéolos: onde ocorrem trocas gasosas no interior de microscópicos sacos 
aéreos
- as passagens de ar do sistema respiratório estão divididas em duas zonas 
funcionais: a zona condutora e zona respiratória 
Estrutura do sistema respiratório
- ambos os pulmões são envolvidos por um conjunto 
de membranas denominado pleura
- a pleura visceral adere à superfície externa do 
pulmão 
- a pleura parietal reveste as paredes torácicas e o 
diafragma
- as duas pleuras são separadas por um líquido que 
atua como lubrificante e permite o deslizamento 
suave uma sobre a outra
- a pressão intrapleural é menor do que a pressão 
atmosférica e se torna ainda mais baixa durante a 
inspiração, fazendo o ar inflar os pulmões
Zona Condutora
- em condições normais o ar entra na traqueia pela faringe que recebe o ar da cavidade 
nasal e oral e durante o repouso os indivíduos saudáveis respiram pelo nariz
- durante o exercício moderado e intenso a boca se torna a principal via de passagem do 
ar
- a traqueia ramifica-se em dois brônquios primários: direito e esquerdo
- a árvore brônquica, então, ramifica-se várias vezes até formar os bronquíolos (que são 
pequenos ramos da árvore brônquica)
- os bronquíolos ramificam-se várias vezes antes de se transformarem nos ductos 
alveolares que levam aos sacos alveolares e à zona respiratória do pulmão
- a zona condutora do sistema respiratório não serve apenas de passagem de ar, como 
também filtra e um umidifica o ar que passa pela zona respiratória do pulmão 
Zona Respiratória
- as trocas gasosas ocorrem através de 
aproximadamente 300 milhões de alvéolos, 
esse número confere uma ampla superfície 
de difusão no pulmão
- a taxa de difusão é ainda mais favorecida 
por conta dos alvéolos terem uma única 
camada celular, assim a barreira 
hematogasosa tem espessura de duas 
camadas (alvéolos e capilares)
- tensão superficial pressão exercida em 
decorrência das propriedades da água
- células alveolares (tipo II) sintetizam e 
liberam o líquido surfactante responsável 
por aumentar a tensão superficial e previne 
o colapso dos alvéolos
Mecânica da Respiração
- o movimento do ar indo do meio ambiente 
para dentro dos pulmões é chamado de 
ventilação pulmonar e ocorre por meio de 
um processo conhecido como fluxo de 
massa ‘’hulh flow”
- o fluxo de massa diz respeito ao 
movimento de moléculas ao longo de uma 
passagem em decorrência de uma 
diferença de pressão entre as 
extremidades desta via
- qualquer músculo com a capacidade de ↑ o volume torácico é considerado um 
músculo respiratório
- o diafragma é considerado o músculo mais importante para a inspiração
- quando se contrai, o diafragma força os músculos abdominais para baixo e 
adiante e as costelas são erguidas para fora
- o resultado dessas duas ações é a ↓ da pressão intrapleural que causa a 
expansão dos pulmões
- durante o exercício os músculos auxiliares da inspiração (músculos intercostais 
externos, peitoral menor, músculos escalenos e esternocleidomastóideo) são 
recrutados para a auxiliar a inspiração com intuito de ajudar o diafragma a ↑ o 
volume torácico, o que favorece a respiração 
❖ Inspiração
❖ Expiração
- a expiração é passiva durante a respiração normal e tranquila 
- em repouso, nenhum esforço muscular é necessário para que a expiração ocorra
- no decorrer do exercício, a expiração torna-se ativa
- os músculos mais importantes são aqueles da parede abdominal que incluem o reto 
abdominal e oblíquo interno 
- quando esses músculos se contraem o diafragma é empurrado para cima e as costelas são 
puxadas para baixo e para dentro, o que ↑ a pressão intrapulmonar
❖ Resistência das vias aéreas 
- a qualquer velocidade de fluxo de ar para dentro dos pulmões, a diferença de pressão que 
deve ser desenvolvida depende da resistência das vias aéreas
- o fluxo de ar através das vias aéreas do sistema respiratório pode ser matematicamente 
definido com: fluxo de ar = (P1 - P2) / resistência onde P1 - P2 é a diferença de pressão entre 
as duas extremidades da via aérea, e resistência é a resistência ao fluxo oferecida pela via 
aérea
- o fluxo de ar aumenta sempre que houver aumento do gradiente de pressão ao longo do 
sistema pulmonar, ou se houver diminuição da resistência oferecida pela via aérea.
● Refere-se ao movimento de gases para dentro e para fora dos pulmões.
● A quantidade de gás ventilado por minuto é o produto da frequência 
respiratória (f) pela quantidade de gás deslocada por respiração (volume 
corrente):
 V=Vc X f
“V”: Volume
“V”: Volume por unidade de tempo 
Ventilação pulmonar
• Em um homem de 70 kg
 Repouso: 7,5 L/min = 0,5L x 15 Irpm
 Exercício: 120-175 L/min = 3-3,5L x 40-50 Irpm
• Ventilação de espaço morto (Vm): espaço morto anatômico
• Volume de gás inspirado que chega à zona respiratória é referido como 
ventilação alveolar (Va)
• Uma ventilação minuto total ventilação de espaço morto e ventilação 
alveolar
 V = Va+ Vd
• A ventilação pulmonar não é igualmente distribuída em todo o pulmão.
• Respiração tranquila: região basal (inferior) + ventilação, ápice (região 
superior) – ventilação.
• Durante o exercício: regiões apicais (superiores) + ventilação total.
• A quantidade de gás deslocada por minuto é o produto do volume corrente 
pela frequência respiratória. 
Volumes e capacidades pulmonares 
• Espirometria
• Mede os volumes pulmonares e a velocidade do fluxo de ar expirado
Difusão de gases
● Lei de Fick da difusão: velocidade de transferência gasosa (Vgás) é 
proporcional à área tecidual (A), ao coeficiente de difusão do gás (D) e à 
diferença existente entre as pressões parciais do gás em ambos os lados 
do tecido(P1,P2), sendo inversamente proporcional à espessura (E):
 
 Vgás = (A/E) X D X (P1 - P2) 
• A difusão é maior quando a área de superfície é ampla e a pressão 
condutora é alta.
• O pulmão é projetado de modo eficiente para que a difusão de gases ocorra 
através da membrana alveolar
- A área disponível para difusão é ampla;
- Membrana alveolar é extremamente delgada;
- Durante o exercício máximo, a taxa de captação de 02 e a produção de 
C02 podem aumentar 20-30 vezes acima da condição de repouso. 
Fluxo Sanguíneo para os Pulmões
- No adulto o coração tem um débito 
aproximado de 5 L/min.
- Pressão da circulação pulmonar é 
relativamente baixa.
Relações de Ventilação-perfusão
- Perfusão é a passagem de líquido através do sistema 
circulatório ou linfático para um órgão ou tecido.
- A proporção ventilação:perfusão (V/Q) ideal é igual ou um 
pouco maior que 1,0.
- O exercício leve e moderado melhora a relação V/Q.
- O exercício intenso pode resultar em uma pequena 
desigualdade de V/Q.
Transporte de O2 e CO2 no Sangue
- Hemoglobina e transporte de O2: É uma proteína contida nas hemácias(eritrócitos). “Deixa o sangue vermelho”.
- Transporte de O2 no músculo: A mioglobina é uma proteína ligadora de oxigênio 
encontrada nas fibras de músculo esquelético e no miocárdio, que atua como 
"transportadora", deslocando o O2 da membrana muscular para a mitocôndria.
- A mioglobina é encontrada em grandes concentrações nas fibras de contração 
lenta, e em pequenas concentrações nas fibras intermediárias.
- A mioglobina é encontrada em concentrações limitadas nas fibras de contração 
rápida.
Transporte de O2 e CO2 no Sangue
- Transporte de C02 no sangue: O CO2 é transportado no sangue em três formas.
 CO2 dissolvido
 CO2 ligado à hemoglobina
 Bicarbonato (HC03-).
Transporte de O2 e CO2 no sangue
- Transporte de C02 no sangue: Quando o sangue chega aos capilares pulmonares, a 
pressão parcial de CO2 (PC02) do sangue é maior do que nos alvéolos e, assim, o C02 se 
difunde para fora do sangue, por meio da interface hematogasosa.
Ventilação e Equilíbrio Ácido Básico
- um aumento da ventilação pulmonar causa a exalação de CO2 adicional e resulta 
na diminuição da PCO2 sanguínea, bem como na diminuição da concentração de 
íon hidrogênio.
- uma queda da ventilação pulmonar resultaria no acúmulo de CO2 e aumento da 
concentração de íon hidrogênio (pH diminuiria). 
❖ Transições do repouso ao trabalho 
Respostas ventilatórias e hematogasosas ao exercício
❖ Exercício prolongado em ambiente quente 
❖ Exercício incremental
Controle da ventilação 
❖ Regulação ventilatória em repouso
A contração e o relaxamento do diafragma e dos músculos auxiliares são 
controladas pelos motoneurônios somáticos na medula espinal. A atividade 
neuronal motora, por sua vez, é diretamente controlada pelo centro de 
controle respiratório, no bulbo. 
 Hipótese do marca passo grupal: propõe que a gênese da respiração 
advém dos disparos de vários aglomerados de neurônios localizados no 
interior do tronco encefálico, que atuam como marca-passos. 
Os centros geradores de ritmo medulares são chamados de complexo 
pré-Botzinger (pré-BotC) e núcleo retrotrapezóide (NRT). Os centros 
geradores de ritmo localizados na ponte são compostos por dois 
aglomerados de neurônios denominados centro pneumotáxico e ponte 
caudal.
❖ Centro de controle respiratório
❖ Estimulação do centro de controle respiratório.
Neural: refere-se à estimulação aferente ou eferente do centro de controle 
respiratório a partir dos neurônios excitados por estímulos que não são 
transmitidos pelo sangue. 
Humoral: o refere-se à influência de alguns estímulos transmitidos pelo 
sangue que atingem um quimioceptor especializado. Esse receptor reage à 
intensidade dos estímulos e envia a mensagem apropriada à medula.
❖ Efeitos da PC02, P02 e potássio sanguíneos sobre a ventilação 
❖ Estimulação neural do centro de controle respiratório
Eferente: os impulsos neurais oriundos do córtex motor podem passar pela 
medula e "transbordar", causando um aumento de VE, que reflete o número 
de unidades motoras musculares sendo recrutadas. 
Aferente: advém de um dos vários receptores periféricos, como os receptores 
dos fusos musculares, receptores do órgão tendinoso de Golgi ou receptores 
de pressão articulares. Além disso, é possível que alguns quimioceptores 
especiais localizados no músculo respondam às alterações das concentrações 
de potássio e H+ e enviem informação aferente ao centro de controle 
respiratório. 
❖ Controle ventilatório durante o exercício submáximo
O aumento da ventilação durante o exercício submáximo é causado por uma 
interação da estimulação neural e quimioceptora com o centro de controle 
respiratório. Os mecanismos neurais eferentes dos centros cerebrais 
superiores fornecem o impulso primário para a respiração durante o 
exercício, com o feedback quimioceptor humoral e neural dos músculos em 
trabalho, constituindo um meio de compatibilizar precisamente a ventilação 
com a quantidade de C02 produzida via metabolismo
❖ Controle ventilatório durante o exercício intenso 
Ocorre uma elevação de VE e diminuição do pH: 
- Elevação dos níveis sanguíneos de íon hidrogênio 
- Aumento dos níveis sanguíneos de potássio
- Elevação da temperatura corporal
- Altos níveis sanguíneos de catecolaminas e possíveis influências neurais 
Os pulmões se adaptam ao treinamento físico? 
Não, os pulmões de indivíduos fisicamente treinados não diferem 
significativamente dos pulmões de um indivíduo sedentário.
Pelo fato da capacidade estrutural do pulmão normal ser excessiva e superar 
a demanda de transporte de oxigênio e dióxido de carbono em adultos 
jovens, durante o exercício. 
Por esse motivo, na maioria das pessoas, a adaptação do pulmão ao 
treinamento físico é desnecessária para que o pulmão realize 
adequadamente o trabalho de manter a homeostase hematogasosa durante 
o exercício. 
O sistema pulmonar limita o desempenho máximo no exercício? 
Embora possa haver falha do músculo respiratório durante certos estados 
patológicos (p. ex., DPOC), a fadiga muscular respiratória não é considerada 
limitante do exercício em indivíduos saudáveis que praticam exercícios de 
intensidade leve a moderada ao nível do mar.
Entretanto, evidências recentes indicam que o sistema respiratório pode ser 
um fator limitante do desempenho no exercício a cargas de trabalho >90% de 
V02máx· Além disso, trocas gasosas pulmonares incompletas podem ocorrer 
em alguns atletas fundistas de elite e limitar o desempenho no exercício em 
altas intensidades
Referências 
POWERS, S. K. Fisiologia do Exercício : teoria e aplicação ao 
condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, pág. 
218-248, 2014.