Efeitos fisiológicos agudos e crônicos do exercício físico sobre o sistema respiratório

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<p>Efeitos fisiológicos agudos e</p><p>crônicos do exercício físico sobre o</p><p>sistema respiratório</p><p>Apresentação</p><p>A principal função do sistema pulmonar é promover um meio de troca gasosa entre o ambiente</p><p>externo e o ambiente interno do nosso organismo, apresentando um papel fundamental na</p><p>homeostasia sanguínea-gasosa no repouso e durante o exercício físico.</p><p>Nesta Unidade de Aprendizagem, abordaremos aspectos fisiológicos agudos e crônicos dos</p><p>exercícios sobre a atuação do sistema respiratório.</p><p>Bons estudos.</p><p>Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:</p><p>Listar as funções fisiológicas do sistema pulmonar.•</p><p>Explicar os efeitos da temperatura e do pH sobre a curva de dissociação da oxiemoglobina.•</p><p>Associar os efeitos agudos e crônicos do exercício no sistema respiratório.•</p><p>Infográfico</p><p>O esquema a seguir mostra a estrutura conceitual da relação do sistema respiratório ao exercício:</p><p>Conteúdo do livro</p><p>Adaptações respiratórias ao exercícios e modificações crônicas com o treinamento são</p><p>importantes para o rendimento nos diversos tipos de esportes e exercícios. Acompanhe um trecho</p><p>da seguinte obra: SANDOVAL, A.E.P. Medicina do esporte: princípios e prática. Porto Alegre:</p><p>Artmed, 2005. O livro está na primeira edição e serve como base teórica para esta Unidade. Inicie a</p><p>leitura a partir do subtítulo: "Adaptações respiratórias durante o exercício".</p><p>Boa leitura.</p><p>INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO56</p><p>Plaquetas</p><p>O treinamento de alta intensidade e de curta duração pode</p><p>aumentar as plaquetas. O exercício moderado e prolonga-</p><p>do não parece modificá-las.</p><p>ADAPTAÇÕES RESPIRATÓRIAS</p><p>DURANTE O EXERCÍCIO</p><p>A respiração é uma função vital do organismo, que tem</p><p>como fim primordial o aporte de O2 da atmosfera até os</p><p>tecidos e a eliminação de CO2 destes para o exterior. Para</p><p>isso, o sistema respiratório usa uma série de músculos</p><p>(músculos respiratórios), que produzem variações de pres-</p><p>são e volume na cavidade torácica, possibilitando a aeração</p><p>dos alvéolos.</p><p>O processo respiratório pode ser dividido em duas fases,</p><p>uma externa e outra interna. A respiração externa ocorre</p><p>em três etapas: ventilação pulmonar, que significa troca</p><p>de ar (entrada e saída) entre a atmosfera e os alvéolos pul-</p><p>monares; difusão de O2 e CO2 entre os alvéolos e o sangue</p><p>e perfusão dos alvéolos; e transporte de O2 até as células e</p><p>de CO2 dos líquidos corporais até o pulmão.</p><p>A respiração interna, ou respiração celular, implica a</p><p>utilização de O2 e a produção de anidrido carbônico (CO2)</p><p>pelos tecidos, reações metabólicas essenciais para a produ-</p><p>ção de energia a partir dos alimentos. Todas essas etapas</p><p>da respiração são reguladas e controladas pelos centros res-</p><p>piratórios.</p><p>Alguns aspectos merecem ser relembrados:</p><p>� Os volumes pulmonares variam com a idade, com o</p><p>sexo, com o tamanho corporal e especialmente com</p><p>a altura e devem ser avaliados apenas com relação</p><p>às normas que consideram esses fatores.</p><p>� A ventilação pulmonar é ajustada para favorecer</p><p>concentrações alveolares de oxigênio e dióxido de</p><p>carbono que assegurem a aeração adequada do san-</p><p>gue que passa pelos pulmões.</p><p>� Não é possível avaliar o rendimento respiratório em</p><p>indivíduos sadios a partir das medidas da função</p><p>pulmonar sempre que estas se encontrem dentro da</p><p>normalidade, seja em pessoas sedentárias sadias,</p><p>treinadas ou esportistas de elite. A natação e o mer-</p><p>gulho são os esportes que mais aumentam a capaci-</p><p>dade vital e diminuem o volume residual, porque os</p><p>músculos respiratórios lutam contra a pressão exer-</p><p>cida pela água e melhoram sua capacidade aeróbia</p><p>com o treinamento.</p><p>� Volumes pulmonares acima do normal e capacidades</p><p>pulmonares em alguns esportistas parecem ser devi-</p><p>dos ao genótipo. Isso, acompanhado do treinamento</p><p>específico dos músculos respiratórios, melhora o ren-</p><p>dimento físico. O treinamento dos músculos respira-</p><p>tórios favorece a manutenção de altos níveis de ven-</p><p>tilação submáxima, uma vez que melhora a resis-</p><p>tência ventilatória ao aumentar o número de enzi-</p><p>mas aeróbias dos músculos ventilatórios. Assim,</p><p>consegue-se um retardo no aparecimento da fadiga</p><p>ventilatória, a qual está relacionada com uma sensa-</p><p>ção de “falta de ar” e com um mal-estar local provo-</p><p>cado pelos níveis de lactato sangüíneo.</p><p>� O volume de ar corrente aumenta durante o exercí-</p><p>cio, invadindo tanto o volume inspiratório de reserva</p><p>como o volume expiratório. Em uma inspiração máxi-</p><p>ma, mesmo quando uma pessoa respira com toda sua</p><p>capacidade vital, o ar permanece nos pulmões. Esse</p><p>volume pulmonar residual permite trocas contínuas</p><p>de gás durante todas as fases do ciclo respiratório.</p><p>� A ventilação alveolar é a parte da ventilação pulmo-</p><p>nar por minuto que entra nos alvéolos e está impli-</p><p>cada na troca gasosa com o sangue. A relação da</p><p>ventilação alveolar com o fluxo sangüíneo pulmonar</p><p>denomina-se relação ventilação/perfusão. Em repou-</p><p>so e durante exercícios leves, a relação mantém-se</p><p>em torno de 0,8 L. Isso indica que cada litro de san-</p><p>gue pulmonar se relaciona a uma ventilação alveolar</p><p>de 0,8 L. No exercício vigoroso, a ventilação alveolar</p><p>em pessoas sadias aumenta de maneira despropor-</p><p>cional, e a relação pode alcançar 5 L.</p><p>� A ventilação pulmonar ou volume ventilatório máxi-</p><p>mo (VVM) por minuto em repouso é de 6 L, embora</p><p>possa chegar até 10 L. A fórmula é:</p><p>VVM = freqüência respiratória × volume de ar</p><p>corrente</p><p>= 6 L/min = 12 × 0,5 L</p><p>O aumento significativo da ventilação pulmonar por mi-</p><p>nuto resulta de um aumento na profundidade, na freqüên-</p><p>cia ou em ambas. Durante o exercício vigoroso, a freqüência</p><p>respiratória de adultos jovens sadios aumenta normalmen-</p><p>te para 35 a 45 respirações/min (embora tenham sido re-</p><p>gistradas, em esportistas de elite, freqüências respiratórias</p><p>tão altas quanto 60 a 76 durante exercício máximo). Volu-</p><p>mes correntes de 2 L/min são comuns durante o exercício.</p><p>Homens jovens sadios treinados alcançam, durante um</p><p>exercício intenso, um volume ventilatório máximo de 140</p><p>a 180 L/min, e as mulheres, de 80 a 120 L/min. A diferença</p><p>diminui nas esportistas de alto rendimento. Foram relata-</p><p>dos valores de 200 L/min em homens esportistas de compe-</p><p>tição de alto nível. Diminuem em pacientes com patologia</p><p>obstrutiva até 40% do considerado normal para sua idade</p><p>e tamanho corporal.</p><p>57MEDICINA DO ESPORTE</p><p>Regulação da ventilação durante o exercício</p><p>A realização do exercício produz modificações na dinâmica</p><p>respiratória que se traduzem em taquipnéia e hiperpnéia</p><p>(aumento na freqüência e na amplitude respiratórias, res-</p><p>pectivamente); com isso, pretende-se satisfazer às grandes</p><p>necessidades de O2 existentes durante a atividade física.</p><p>Normalmente, existe uma fase precoce de desequilíbrio</p><p>entre as exigências e os aportes, que é a dívida de O2. Quan-</p><p>do a demanda é satisfeita, entra em uma fase de equilíbrio</p><p>entre a captação e o consumo de oxigênio. Se o trabalho é</p><p>de grande intensidade, chega o momento em que a adap-</p><p>tação respiratória é insuficiente para compensar as neces-</p><p>sidades. Nesse caso, volta a se criar a dívida de O2, passa-</p><p>se ao metabolismo anaeróbio e surge uma intensa dispnéia</p><p>(sensação de dificuldade para respirar).</p><p>Nas competições esportivas, costuma-se realizar um tra-</p><p>balho máximo que cria rapidamente dívida de O2, desem-</p><p>bocando no metabolismo anaeróbio, o que pode acarretar</p><p>uma rápida depleção quando as necessidades de O2 supe-</p><p>ram amplamente os aportes. A dívida criada será compen-</p><p>sada no período de recuperação, como se verá mais adiante</p><p>neste capítulo.</p><p>Embora aumentem tanto a freqüência como a amplitu-</p><p>de respiratórias, esta última é a que mais aumenta, sendo</p><p>denominada hiperpnéia do exercício.</p><p>Antes do exercício, da mesma forma que ocorre no siste-</p><p>ma cardiovascular, ocorrem fenômenos de pré-arranque,</p><p>aumentando o volume ventilatório expiratório (VVE) à cus-</p><p>ta da freqüência respiratória, principalmente.</p><p>Durante atividades moderadas, a ventilação aumenta</p><p>em relação ao VO2. Em uma respiração de até 30 L/min, o</p><p>trabalho respiratório é realizado pelos músculos inspirató-</p><p>rios, uma vez</p><p>que a expiração é passiva, devido à elastici-</p><p>dade toracopulmonar. Daí em diante, a respiração torna-</p><p>se ativa, entram em jogo os músculos expiratórios e, ao</p><p>chegar aos 100 L/min, intervêm também os músculos res-</p><p>piratórios acessórios. Essa participação em bloco de todos</p><p>os músculos respiratórios condiciona um VO2 que pode pri-</p><p>var o resto do organismo de oxigênio, ou seja, a mobilização</p><p>de ar durante o esforço físico consome O2, o que constitui</p><p>um limite ventilatório para a realização do trabalho. Em</p><p>indivíduos treinados, esse limite chega a 150 a 200 L/min;</p><p>a mobilização de qualquer volume adicionado requer um</p><p>aporte de O2 que repercute sobre o rendimento do organismo.</p><p>Uma conclusão prática é que a realização de um trabalho</p><p>aeróbio máximo nunca desenvolve níveis extremos de ven-</p><p>tilação pulmonar. Por outro lado, a ventilação é limitada</p><p>pela circulação, ou seja, pelo tempo que o eritrócito perma-</p><p>nece em contato com a barreira hematogasosa e pode captar</p><p>O2 alveolar (hematose).</p><p>A regulação da respiração durante o exercício é o resulta-</p><p>do da combinação de fatores neurais e químicos:</p><p>� Regulação pré-exercício de origem neural (similar</p><p>ao sistema cardiovascular), o que aumenta o incre-</p><p>mento ventilatório antes do exercício a partir de in-</p><p>formações das regiões do córtex motor que estimu-</p><p>lam os neurônios respiratórios medulares.</p><p>� Uma resposta reflexa, cuja origem se encontra na</p><p>estimulação dos quimiorreceptores e dos mecanor-</p><p>receptores musculares.</p><p>� Elevação da temperatura muscular, que tem um efeito</p><p>estimulador sobre os neurônios do centro respirató-</p><p>rio, tendo relevância em exercícios de certa duração.</p><p>� Mais tarde, os metabólitos procedentes dos músculos</p><p>(CO2, ácido láctico) estimulam, diretamente ou por</p><p>mediadores (H+), os quimiorreceptores aórticos e</p><p>carotídeos e até mesmo os centros respiratórios, au-</p><p>mentando a ventilação. Como demoram um certo</p><p>tempo para ser produzidos, não podem ser a única</p><p>causa de hiperventilação. Além disso, apenas sua</p><p>presença não é suficientemente potente para desen-</p><p>cadear as modificações que ocorrem em um exercício</p><p>vigoroso.</p><p>� A pressão de oxigênio (PaO2) aumenta e não cons-</p><p>titui um estímulo para a ventilação.</p><p>� A hiperventilação produz uma redução da PaCO2,</p><p>circunstância que inibe a hiperventilação. No entan-</p><p>to, esses fatores estimulantes sofrem oscilações entre</p><p>o final da inspiração e o final da expiração (PaCO2</p><p>capilar e alveolar, mais alta no final da expiração e</p><p>mais baixa no final da inspiração). Isso, associado a</p><p>um provável aumento na sensibilidade dos quimior-</p><p>receptores periféricos, provoca parte do estímulo hi-</p><p>perventilatório durante o exercício.</p><p>Regulação respiratória do equilíbrio</p><p>ácido-básico durante o exercício</p><p>O pH do sangue mantém-se levemente alcalino (7,4), quali-</p><p>dade que não pode sofrer modificações importantes para a</p><p>correta homeostase do organismo. A realização do exercício</p><p>sempre gera um aumento na produção de CO2 e quase sem-</p><p>pre de ácido láctico, com um aumento da concentração do</p><p>íon hidrogênio (H+); por isso, durante o exercício há uma</p><p>tendência à acidose metabólica. Isso pode ser compensado</p><p>com sistemas tamponadores, presentes nos líquidos cor-</p><p>porais, como o tampão bicarbonato, o fosfato e as proteí-</p><p>nas plasmáticas. Esses sistemas químicos esgotam-se com</p><p>certa rapidez, razão pela qual necessitam de tamponadores</p><p>físicos, como os pulmões e os rins, os quais atuam a médio</p><p>e longo prazos e, além disso, potencializam a atividade dos</p><p>tamponadores químicos.</p><p>Qualquer aumento dos H+ nos líquidos extracelulares</p><p>e no plasma estimula o centro respiratório e provoca uma</p><p>INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO58</p><p>hiperventilação. Isso reduz rapidamente o CO2 do sangue</p><p>que sai com o ar expirado e facilita a recombinação de H+</p><p>com HCO3</p><p>– , desaparecendo valências ácidas do meio.</p><p>A magnitude potencial do pulmão como tamponador foi</p><p>estimada como o dobro de todos os tampões químicos juntos.</p><p>O treinamento anaeróbio permite desenvolver uma</p><p>adaptação no esportista, que suporta níveis mais altos de</p><p>ácido láctico e mais baixos de pH do que os que suportava</p><p>antes do treinamento.</p><p>Em resumo, os principais mecanismos que operam du-</p><p>rante a regulação da ventilação pulmonar são:</p><p>� Os centros respiratórios no tronco encefálico, que</p><p>estabelecem a freqüência e a profundidade da res-</p><p>piração.</p><p>� Os quimiorreceptores centrais (no bulbo), que res-</p><p>pondem às alterações de CO2 e H+. Quando qualquer</p><p>um dos dois aumenta, o centro respiratório intensifi-</p><p>ca a respiração.</p><p>� Receptores periféricos no arco da aorta e na bifurca-</p><p>ção da artéria carótida, que respondem a modifica-</p><p>ções do O2, mas também do CO2 e dos H+.</p><p>Durante o exercício, a ventilação aumenta quase imedia-</p><p>tamente, devido à atividade muscular que estimula o centro</p><p>respiratório. A isso, segue-se um aumento gradual por ele-</p><p>vação da temperatura e das alterações químicas no sangue</p><p>arterial produzidas pela atividade muscular.</p><p>Entre os problemas associados com a respiração durante</p><p>o exercício, encontram-se: dispnéia, hiperventilação e exe-</p><p>cução da manobra de Valsalva.</p><p>Dispnéia (respiração curta)</p><p>� Sensação de dispnéia durante o exercício. Isso se</p><p>apresenta com maior freqüência em pessoas com má</p><p>condição física que tentam fazer exercícios intensos.</p><p>� As concentrações de CO2 e H+ aumentam de forma</p><p>importante.</p><p>� Enviam estímulos fortes ao centro respiratório para</p><p>aumentar a freqüência e a profundidade da ventila-</p><p>ção.</p><p>� Esses indivíduos não apresentam uma resposta ade-</p><p>quada para restabelecer a homeostase normal, pelo</p><p>mau condicionamento dos músculos respiratórios.</p><p>Hiperventilação</p><p>� Produz um incremento de ventilação, que aumenta</p><p>a necessidade metabólica de O2, o que, em condições</p><p>de repouso, reduz a PaCO2 no sangue arterial de 40</p><p>para 15 mmHg. Esse comportamento também reduz</p><p>H+ com aumento do pH (alcalose).</p><p>� Aumento do PO2 alveolar, não aumentando o PO2</p><p>sangüíneo, já que o sangue que sai dos pulmões está</p><p>saturado com O2 a 98%.</p><p>� A respiração rápida e profunda pode provocar tontu-</p><p>ra e até perda de consciência, pela sensibilidade da</p><p>regulação do sistema respiratório ao CO2 e ao pH.</p><p>Exemplos no esporte:</p><p>� Natação: hiperventilação antes da competição com</p><p>a finalidade de melhorar a mecânica das braçadas</p><p>durante os primeiros 8 a 10 s da prova. Isso é segura-</p><p>mente uma desvantagem em provas de 200 m ou</p><p>mais, pois caem os níveis de PaO2, o que dificulta a</p><p>oxigenação muscular.</p><p>� Imersão/esporte subaquático: perigoso, pois o O2 no</p><p>sangue reduz criticamente antes que o acúmulo de</p><p>CO2 indique que se deve subir à superfície.</p><p>Manobra de Valsalva</p><p>Ocorre quando se tenta levantar um objeto pesado ou quan-</p><p>do se tenta estabilizar a parede do tórax. Isso ocorre por:</p><p>� Fechamento da glote.</p><p>� Aumento da pressão intra-abdominal, contraindo o</p><p>diafragma e os músculos abdominais de forma forçada.</p><p>� Aumento da pressão intratorácica, contraindo os</p><p>músculos respiratórios de forma forçada.</p><p>Tudo o que foi mencionado anteriormente diminui o</p><p>retorno venoso, colapsando as veias grandes. Quando se</p><p>mantém durante um tempo prolongado, o volume de san-</p><p>gue que volta ao coração diminui, reduzindo o débito car-</p><p>díaco, o que é muito perigoso para pacientes com HAS e</p><p>doenças cardiovasculares. Pode ser uma razão para que um</p><p>percentual importante dos atletas de halterofilismo apre-</p><p>sente HAS.</p><p>UTILIZAÇÃO DE ENERGIA DURANTE O</p><p>EXERCÍCIO: SISTEMA DE MEDIÇÃO</p><p>A produção de energia nas fibras musculares não pode ser</p><p>medida diretamente no corpo, mas podem ser utilizados</p><p>vários métodos indiretos de laboratório. Um desses é a ca-</p><p>lorimetria direta e indireta.</p><p>Calorimetria direta</p><p>Apenas cerca de 40% da energia liberada durante o metabo-</p><p>lismo de HC e gorduras é usada para produzir ATP. Os ou-</p><p>tros 60% são utilizados para obter calor; por isso, um mo-</p><p>do de estimar o ritmo e a intensidade da produção de ener-</p><p>Dica do professor</p><p>O vídeo a seguir aborda as principais adaptações do sistema respiratório ao exercício:</p><p>Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.</p><p>Na prática</p><p>Asma e exercício</p><p>Exercícios físicos regulares, principalmente treinamento aeróbico leve (como caminhada, ciclismo e</p><p>natação), promovem aumento da broncodilatação e diminuição da frequência respiratória,</p><p>fortalecem os músculos respiratórios e diminuem as crises e sua duração. Porém, deve-se ter</p><p>cuidado com treinamentos em ambientes frios e secos, que podem desencadear broncoconstrição</p><p>e uma crise.</p><p>Saiba +</p><p>Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:</p><p>Consumo de O2</p><p>Uma breve introdução à Fisiologia do consumo de oxigênio no exercício, utilizando como base o</p><p>livro Medical Physiology, do Boron e Boulpaep, Elsevier, 2a edição revisada.</p><p>Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.</p><p>Sistema Cardiovascular e Respiratório - Fisiologia da Corrida</p><p>#1</p><p>Vídeo disponibilizado pelo canal Treino em FOCO sobre o Sistema Cardiovascular e Respiratório.</p><p>Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.</p><p>Corpo Humano Fundamentos de Anatomia e Fisiologia</p><p>Gerard J. Tortora, Bryan Derrickson</p><p>Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!</p><p>Fisiologia humana: uma abordagem integrada</p><p>SILVERTHORN, D.U. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 5.ed. Porto Alegre: Artmed,</p><p>2010. Cap. 25.</p><p>Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!</p>