fisiologia do exercício 9

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Fisiologia do Exercício
Sistema respiratório e exercício
AULA 01: CONTEXTUALIZAÇÃO
Seminários integrados em Educação Física
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
A principal função do sistema respiratório é permitir a difusão do oxigênio (O2) para o sangue e do gás carbônico (CO2) para a atmosfera. Apesar de respiração e ventilação serem usadas como sinônimos, ventilação é o termo correto e representa a entrada e a saída de ar através do nariz, da boca, da traqueia e dos pulmões.
Apesar de poder ser controlada, a ventilação é um ato involuntário que ocorre de maneira rítmica e contínua. Muitas vezes, é possível aprender novos padrões de respiração que sejam mais bem sincronizados com os movimentos de certos esportes como é o caso da natação na qual precisamos regularmente retirar a cabeça de dentro da água para respirar.
INTRODUÇÃO
Sistema respiratório e exercício
Estrutura e função pulmonares
Fisiologia do Exercício
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Os fisiologistas utilizam o termo respiração em dois contextos diferentes. 
O primeiro tipo, a respiração celular, define processos metabólicos que ocorrem no interior da célula e geram energia por meio da utilização de oxigênio e da produção de dióxido de carbono. 
O segundo contexto, a respiração pulmonar, define a ventilação pulmonar, com resultantes captação de oxigênio e eliminação de dióxido de carbono, a fim de manter a homeostase.
RESPIRAÇÃO PULMONAR Versus RESPIRAÇÃO CELULAR: Termos conflitantes?
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Estrutura e função pulmonares
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Ventilação pulmonar descreve o processo de movimento e troca do ar ambiente com o ar existente nos pulmões. 
O ar que penetra pelo nariz e pela boca flui para a porção condutora do sistema respiratório, onde se ajusta à temperatura corporal, e é filtrado e quase completamente umedecido ao passar pela traqueia. 
ANATOMIA DA VENTILAÇÃO
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O ar inspirado, então, penetra nos dois brônquios, que são as grandes vias respiratórias de primeira geração que funcionam como condutos primários para cada um dos pulmões. 
Os brônquios subdividem-se em numerosos bronquíolos que conduzem o ar inspirado por um trajeto tortuoso e estreito até que acabe se misturando com o ar existente nos ductos alveolares. 
Os alvéolos pulmonares microscópicos, ou cavidades terminais ocas que são projeções esféricas dos bronquíolos respiratórios, envolvem completamente esses ductos.
ANATOMIA DA VENTILAÇÃO
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ANATOMIA DA VENTILAÇÃO
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Durante a inspiração, o músculo diafragma se contrai, se retifica e desce na direção da cavidade abdominal em até 10 cm. 
O alongamento e o aumento de volume da cavidade torácica induzem uma expansão do ar existente nos pulmões, fazendo com que sua pressão intrapulmonar diminua para níveis ligeiramente inferiores aos da pressão atmosférica. 
Os pulmões são insuflados à medida que o nariz e a boca literalmente aspiram o ar. O grau de enchimento depende da magnitude dos movimentos inspiratórios. 
A inspiração termina quando a expansão da cavidade torácica cessa, o que iguala a pressão intrapulmonar e a pressão atmosférica ambiente.
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO - INSPIRAÇÃO
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Durante a atividade física, os movimentos altamente eficientes do diafragma, do gradil costal (costelas e esterno) e dos músculos abdominais são sincronizados de forma a contribuir para a expiração e a inspiração.
Durante a inspiração, os músculos escalenos e intercostais externos se contraem, fazendo com que elas rodem e subam. 
A ação inspiratória aumenta durante a atividade física quando o diafragma desce. As costelas projetam-se para cima, e o esterno é impulsionado para fora de forma a aumentar os diâmetros lateral e anteroposterior do tórax.
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO - INSPIRAÇÃO
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A expiração durante o repouso e a atividade física leve representa um processo passivo do movimento do ar para fora dos pulmões e resulta de dois fatores: 
(1) retração natural do tecido pulmonar distendido e 
(2) relaxamento dos músculos inspiratórios. 
O esterno e as costelas se movem para baixo e o diafragma sobe na direção da cavidade torácica. Esses movimentos reduzem o volume da cavidade torácica e comprimem o gás alveolar fazendo com que o ar passe do sistema respiratório para a atmosfera.
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO - EXPIRAÇÃO
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Durante atividades extenuantes, os músculos intercostais internos e abdominais atuam vigorosamente sobre as costelas e a cavidade abdominal reduzindo as dimensões torácicas.
 Isso torna a expiração mais rápida e extensa.
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO - EXPIRAÇÃO
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MECÂNICA DA VENTILAÇÃO - EXPIRAÇÃO
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Com frequência, os atletas inclinam-se para a frente no nível da cintura com a finalidade de facilitar a respiração após um esforço físico prolongado. 
Essa manobra serve a duas finalidades: 
(1) promove o fluxo sanguíneo de volta ao coração e 
(2) minimiza os efeitos antagonistas da gravidade sobre o sentido ascendente habitual dos movimentos inspiratórios.
POSIÇÃO DO CORPO
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À semelhança de muitas mensurações anatômicas e fisiológicas, os volumes pulmonares variam com idade, sexo e dimensão e composição corporais, principalmente com a estatura. 
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
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VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
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O volume corrente (VC) descreve o volume de ar movimentado durante a fase tanto inspiratória quanto expiratória de cada ciclo respiratório (primeira parte do registro). Em condições de repouso, o VC varia habitualmente entre 0,4 e 1,0 ℓ de ar por incursão respiratória.
Após registrar vários VC, o indivíduo inspira o mais profundamentepossível após uma inspiração normal. O volume adicional de 2,5 a 3,5 ℓacima do ar corrente inspirado representa a capacidade de reserva para inspiração, que recebe a designação de volume reserva inspiratório (VRI). 
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
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Após uma expiração normal, o indivíduo continua expirando e força o máximo possível de ar para fora dos pulmões. Esse volume adicional representa o volume reserva expiratório (VRE), que oscila entre 1,0 e 1,5 ℓ para um homem de tamanho médio. 
Durante a atividade física, o uso forçado do VRI e do VRE, particularmente do VRI, faz aumentar consideravelmente o VC.
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
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O volume total de ar movimentado voluntariamente em uma única incursão respiratória, desde inspiração plena até a expiração máxima, representa a capacidade vital (CV) ou, mais precisamente, a capacidade vital forçada (CVF). 
Essa última inclui VC mais VRI e VRE. Em geral, a CVF varia entre 4 e 5 ℓ em homens jovens sadios e entre 3 e 4 ℓ em mulheres jovens sadias. 
O volume pulmonar residual (VPR) representa o volume de ar que permanece nos pulmões após exalar o mais profunda e forçadamente possível. 
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
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A adequação da ventilação pulmonar depende de como o indivíduo consegue manter os altos níveis de fluxo de ar e não apenas do movimento do ar em uma única incursão respiratória. A ventilação dinâmica depende de dois fatores:
“Volume de ejeção” máximo dos pulmões (CVF).
Velocidade da movimentação de um volume de ar (frequência respiratória).
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
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Alguns indivíduos com doença pulmonar grave conseguem valores da CVF quase normais quando medidos sem limite temporal para a realização dessa manobra. Por essa razão, os clínicos preferem uma mensuração “dinâmica” da função pulmonar, como o volume expiratório forçado (VEF), medido habitualmente durante 1 s (VEF1,0). 
O VEF1,0 dividido pela CVF (VEF1,0 ÷ CVF) indica a capacidade do fluxo aéreo pulmonar. Reflete a potência expiratória pulmonar e a resistência global ao movimento ascendente do ar nos pulmões. 
Normalmente os indivíduos sadios expelem cerca de 85% da capacidade vital em 1 s. 
RAZÃO VEF/CVF
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A ventilação voluntária máxima (VVM) avalia a capacidade ventilatória com uma respiração rápida e profunda por 15 s. O volume de 15 s, extrapolado para o volume que seria obtido se o indivíduo continuasse por 1 min, representa a VVM e oscila tipicamente entre 35 e 40 vezes o VEF1,0.
A VVM também é, em média, 25% mais alta que a ventilação observada durante o exercício máximo, pois o exercício não estressa ao máximo a maneira de uma pessoa sadia respirar.  
VENTILAÇÃO VOLUNTÁRIA MÁXIMA (VVM)
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Diferentemente dos outros componentes do sistema aeróbico, a atividade física de endurance regular não estimula a ocorrência de grandes aumentos na capacidade funcional do sistema pulmonar. 
A natação e o mergulho estimulam o desenvolvimento de volumes pulmonares estáticos acima dos normais. Esses esportes fortalecem os músculos inspiratórios, os quais trabalham contra uma resistência adicional da massa de água que comprime o tórax.
A fadiga decorrente da atividade física intensa está relacionada com frequência à sensação de “falta de ar” ou de “falta de fôlego”, porém a capacidade normal em termos de ventilação pulmonar para a maioria dos indivíduos não limita o desempenho máximo aeróbico.  
FUNÇÃO PULMONAR, APTIDÃO AERÓBICA E DESEMPENHO FÍSICO
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Os volumes pulmonares e as capacidades respiratórias acima dos valores normais de alguns atletas refletem provavelmente a existência de dotes genéticos. 
O treinamento muscular específico pode fazer aumentar a função pulmonar por fortalecer os músculos respiratórios.
FUNÇÃO PULMONAR, APTIDÃO AERÓBICA E DESEMPENHO FÍSICO
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FUNÇÃO PULMONAR, APTIDÃO AERÓBICA E DESEMPENHO FÍSICO
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A ventilação pulmonar pode ser encarada a partir de duas perspectivas: 
(1) volume de ar que penetra ou sai do sistema respiratório total a cada minuto e 
(2) volume de ar que ventila somente as câmaras alveolares a cada minuto.
VENTILAÇÃO PULMONAR
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A frequência respiratória normal durante a respiração tranquila em repouso em um ambiente termoneutro é, em média, de 12 incursões por minuto, e o VC médio é de 0,5 ℓ de ar por incursão respiratória. 
Consequentemente, o volume de ar respirado a cada minuto, denominado ventilação minuto, é igual a 6 ℓ.
Ventilação Minuto (Ve) = Frequência Respiratória x Volume Corrente
Mesmo com grandes ventilações por minuto, os volumes correntes (VC) para indivíduos treinados e não treinados raramente ultrapassam 60% da capacidade vital.
VENTILAÇÃO MINUTO
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VENTILAÇÃO MINUTO
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Parte do ar inalado em cada incursão respiratória não penetra nos alvéolos e não participa na troca gasosa com o sangue. 
O termo espaço morto anatômico descreve esse ar que enche as estruturas das vias respiratórias superiores (boca, cavidades nasais, nasofaringe, laringe, traqueia e outras porções condutoras do sistema respiratório que não participam na difusão dos gases).
A ventilação alveolar relativamente pequena e aparentemente ineficiente previne as modificações drásticas na composição do ar alveolar para garantir a constância nos gases sanguíneos arteriais durante todo o ciclo respiratório.
VENTILAÇÃO ALVEOLAR
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O espaço morto anatômico aumenta à medida que cresce o volume corrente (VC); com certa frequência, duplica durante a respiração profunda, em virtude de um certo grau de distensão das vias respiratórias observada com uma inspiração mais completa. 
Ainda assim, qualquer aumentono espaço morto ainda representa um volume proporcionalmente menor que o aumento concomitante no VC. 
Consequentemente, a respiração mais profunda proporciona ventilação alveolar mais efetiva que uma ventilação minuto similar conseguida por meio de aumento da frequência respiratória.
ESPAÇO MORTO versus VOLUME CORRENTE
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A troca gasosa adequada entre os alvéolos e o sangue requer uma equivalência efetiva da ventilação alveolar para o sangue que perfunde os capilares pulmonares. 
Aproximadamente 4,2 ℓ de ar ventilam normalmente os alvéolos a cada minuto em repouso e uma média de 5,0 ℓ de sangue fluem através dos capilares pulmonares. 
Nesse caso, a razão entre ventilação alveolar e fluxo sanguíneo pulmonar, denominada razão ventilação-perfusão, é igual a 0,84 (4,2 ÷ 5,0). 
RAZÃO VENTILAÇÃO/PERFUSÃO
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A atividade intensa produz um aumento desproporcional na ventilação alveolar. Nos indivíduos sadios, a razão ventilação-perfusão pode ser superior a 5,0; na maioria das circunstâncias, essa resposta garante uma aeração adequada do sangue venoso.
A razão ventilação-perfusão varia dependendo da região (zona) pulmonar, em virtude dos efeitos gravitacionais e porque a base (região inferior) do pulmão situa-se abaixo do coração, e o ápice do pulmão (região superior), acima do coração.
Relações ventilação-perfusão anormalmente grandes desperdiçam enormes quantidades de ventilação pulmonar superventilando alvéolos incapazes de utilizar tanto oxigênio, enquanto outros sofrem oxigenação inadequada.
RAZÃO VENTILAÇÃO/PERFUSÃO
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O aumento da frequência e da profundidade da respiração aumenta a ventilação alveolar na atividade física. 
Cada pessoa desenvolve um “estilo” de respiração em que a frequência respiratória e o volume corrente (VC) combinam-se para proporcionar uma ventilação alveolar efetiva. 
A manipulação consciente da respiração costuma perturbar os ajustes fisiológicos regulados magistralmente e induzidos pela atividade física. 
FREQUÊNCIA RESPIRATÓRIA versus VOLUME CORRENTE
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As tentativas de modificar a respiração durante a corrida ou outras atividades físicas gerais não proporcionam nenhum benefício para o desempenho nos exercícios. 
Durante o repouso e para todos os níveis de esforço, uma pessoa sadia deve respirar da maneira que parece mais natural.
FREQUÊNCIA RESPIRATÓRIA versus VOLUME CORRENTE
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Hiperventilação refere-se ao aumento da ventilação pulmonar que ultrapassa as necessidades de consumo de oxigênio e de eliminação de dióxido de carbono do metabolismo. 
Essa “respiração excessiva” reduz rapidamente a concentração alveolar normal do dióxido de carbono e faz com que o excesso desse gás deixe os líquidos corporais através do ar expirado. 
A queda concomitante na concentração hidrogeniônica [H+] eleva o pH plasmático. 
Vários segundos de hiperventilação em geral causam sensação de vertigem; a hiperventilação prolongada pode resultar em inconsciência, em virtude da descarga excessiva do dióxido de carbono.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS - HIPERVENTILAÇÃO
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Dispneia refere-se à falta de ar excessiva ou à angústia subjetiva ao respirar. 
A sensação de incapacidade de respirar durante a atividade física, particularmente nos novatos, acompanha habitualmente o dióxido de carbono e [H+] arteriais elevados. Essas duas condições excitam o centro respiratório, elevando a frequência e a profundidade da respiração. 
A incapacidade de regular adequadamente o dióxido de carbono e [H+] arteriais está mais provavelmente relacionada com os baixos níveis de aptidão aeróbica e o baixo condicionamento da musculatura ventilatória.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS - DISPINEIA
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Quando realizamos levantamento de pesos e outras atividades com aplicação rápida de elevada força muscular por curto período, invariavelmente, executamos manobra de valsalva, já que tal procedimento, ajuda a estabilizar as cavidades abdominal e torácica, e aprimora a ação muscular.
Neste contexto, apesar dos ciclos de inspiração e expiração em repouso promoverem, respectivamente, redução e aumento de cerca de 3mmHg da pressão intrapulmonar em relação à pressão atmosférica, ao procedermos simultaneamente, o fechamento da glote durante a expiração forçada, que caracteriza a manobra de valsalva, a pressão pode alcançar valores superiores a 150mmHg.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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Quando realizada de forma sustentada, o aumento da pressão intratorácica provocado pela manobra é rapidamente transferido às finas paredes da circulação venosa de baixa pressão que atravessa a região torácica e, ao obstruí-las, prejudica fortemente o retorno de sangue ao coração.
Como a força de ejeção ventricular depende do aumento do enchimento das câmaras cardíacas, a obstrução produzida pela manobra reduz o volume de ejeção e consequentemente, a pressão arterial sistólica, podendo comprometer o fluxo sanguíneo cerebral e induzir sintomas de síncope.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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Entretanto, quando a glote é reaberta e a pressão intratorácica normalizada, o fluxo sanguíneo é reestabelecido, ocorrendo: aceleração do retorno venoso e enchimento ventricular e
elevação excessiva da pressão arterial.
De fato, já foram descritas quatro fases para as variações da pressão do pulso aórtico durante a manobra de valsalva. Assim, a primeira inicia-se com a manobra e compressão mecânica do sangue nas proximidades da veia cava inferior que resulta no aumento da pressão intratorácica.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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Este efeito, verificado nos primeiros 20 batimentos cardíacos, eleva moderadamente a força de ejeção e a pressão arterial, mas é rapidamente substituído pela ação da segunda fase, que produz súbita redução do enchimento ventricular e da pressão arterial nos próximos 8-10 batimentos cardíacos.
Em seguida, na fase IIb, entre os batimentos 28 e 45, verifica-se recuperação leve e gradual da pressão que corresponde a aumento da contratilidade intrínseca ventricular e redução do volume sistólicofinal, em fenômeno que é interrompido na fase III, quando se verifica nova redução da pressão.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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Quando a manobra é interrompida e a glote reaberta, a pressão arterial se eleva rapidamente ultrapassando os valores de repouso e constituindo a fase IV.
Apesar da resposta hipertensiva verificada ao final do encerramento da manobra de valsalva e que é acompanhada de bradicardia, sua execução prolongada produz hipotensão e taquicardia, e não hipertensão, como grade parte das pessoas imagina.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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Como o sangue venoso permanece sob pressão relativamente baixa, as veias torácicas sofrem colapso, o que reduz o fluxo sanguíneo para o coração. 
O retorno venoso reduzido acarreta diminuição acentuada do volume de ejeção sistólica do coração, desencadeando queda na pressão arterial até abaixo do nível de repouso.
VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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VARIAÇÕES EM RELAÇÃO AOS PADRÕES RESPIRATÓRIOS NORMAIS – MANOBRA DE VALSALVA
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Durante a transição do repouso para um exercício submáximo de intensidade constante, as modificações ventilatórias envolvem três fases distintas:
Na primeira (fase I), observada imediatamente após o início do exercício, verifica-se aumento abrupto da ventilação, que é acompanhado por elevação simultânea da troca de O2 e CO2, mantendo estável a taxa de troca respiratória (TTR: VCO2/VO2) nos primeiros 15 segundos de atividade.
CONTROLE DA VENTILAÇÃO E LIMIAR VENTILATÓRIO DURANTE O EXERCÍCIO
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A segunda resposta ventilatória (fase II), caracteriza-se por lenta elevação exponencial da ventilação, que dura aproximadamente 60-70 segundos. Entretanto, como existem diferenças temporais entre a captação de O2 e eliminação de CO2 que podem durar respectivamente, 30 e 50 segundos, e tendo em vista que a elevação ventilatória é ligeiramente maior do que o necessário para eliminação de CO2, são notadas pequenas reduções da taxa de troca respiratória (TTR).
CONTROLE DA VENTILAÇÃO E LIMIAR VENTILATÓRIO DURANTE O EXERCÍCIO
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A resposta ventilatória final (fase III), no exercício de intensidade moderada, caracteriza-se pela manutenção de estado de equilíbrio ventilatório, quando a troca de gases nos alvéolos pulmonares tende a se correlacionar com a taxa metabólica, tornando, TTR, PO2 e PCO2, próximos aos valores basais de repouso.
Na interrupção do exercício de carga constante, a ventilação diminui exponencialmente até os valores de repouso, porém, em menor magnitude do que o aumento abrupto verificado no início do exercício.
CONTROLE DA VENTILAÇÃO E LIMIAR VENTILATÓRIO DURANTE O EXERCÍCIO
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Durante o esforço de intensidade progressiva, a ventilação se eleva proporcionalmente aos aumentos na taxa metabólica. Em consequência disto, a PCO2 e a concentração plasmática de H+ no sangue arterial, permanecem próximos aos níveis de repouso, mas a PO2 arterial diminui.
Entretanto, uma vez que a intensidade do exercício alcança 40-50% do VO2 máximo, a ventilação se eleva desproporcionalmente, em relação à captação de oxigênio, e pode aumentar exageradamente a eliminação de CO2.
CONTROLE DA VENTILAÇÃO E LIMIAR VENTILATÓRIO DURANTE O EXERCÍCIO
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Este ponto de transição entre aumento linear e não linear da ventilação, tem sido descrito como o primeiro limiar ventilatório, e correlaciona-se com o limiar anaeróbico, acompanhando aumentos paralelos na concentração de lactato e H+ no sangue, associados ao início da utilização de unidades motoras do tipo II.
Da mesma forma, um segundo ponto de inflexão não linear na ventilação é observado quando intensidade entre 60-70% do VO2 máximo é alcançada, momento que tem sido denominado de segundo liminar ventilatório.
CONTROLE DA VENTILAÇÃO E LIMIAR VENTILATÓRIO DURANTE O EXERCÍCIO
Sistema respiratório e exercício
Estrutura e função pulmonares
Fisiologia do Exercício
AULA 01: CONTEXTUALIZAÇÃO
Seminários integrados em Educação Física
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
CONTROLE DA VENTILAÇÃO E LIMIAR VENTILATÓRIO DURANTE O EXERCÍCIO
Sistema respiratório e exercício
Estrutura e função pulmonares
Fisiologia do Exercício
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Seminários integrados em Educação Física
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Disciplina
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
 
Sistema cardiovascular e exercício.
AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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