SSE # 111 AVALIAÇÃO DA HIDRATAÇÃO EM LABORATÓRIO E EM CAMPO

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1 SSE # 111 AVALIAÇÃO DA HIDRATAÇÃO EM LABORATÓRIO E EM CAMPO PONTOS PRINCIPAIS Nos Estados Unidos, a perda de vidas humanas decorrente do superaquecimento durante períodos de calor intenso no verão é maior que a causada por todos os outros fenômenos climáticos juntos, entre os quais raios, chuvas, inundações, furacões e tornados (Klinenberg, 2002). A evaporação do suor é necessária para dissipar o calor durante o exercício físico ou qualquer situação em que haja elevação da temperatura central. A sudorese depende de volume sanguíneo adequado. A desidratação (hipo-hidratação) é consequência da sudorese prolongada sem reposição de líquidos e geralmente está associada a aumento da concentração plasmática de sódio e da osmolalidade plasmática (hipovolemia hiperosmótica). A hipo-hidratação também pode ser concomitante a grandes perdas de sódio (hipovolemia hiposmótica). A hiponatremia associada ao exercício geralmente está relacionada à ingestão de líquidos hipotônicos em quantidade maior que a excreção (hiponatremia hipervolêmica). A hiponatremia também pode estar associada a altas concentrações de sódio no suor concomitante ao grande volume perdido no suor (hiponatremia hipovolêmica desidratação), que é mais comum em exercícios de ultra-endurance. Os estudos de campo proporcionam as condições reais durante a competição atlética e podem ser imediatamente aplicados ao atleta. No entanto, o ambiente para coleta de dados é menos controlado. Os estudos laboratoriais exigem a etapa adicional de traduzir os resultados para o campo. Esses estudos, porém, oferecem informações sobre efeitos, respostas ou mecanismos fisiológicos. INTRODUÇÃO De acordo com o livro Heat Wave: A Social Autopsy of Disaster in Chicago, de Eric Klinenberg, a perda de vidas humanas durante períodos de calor intenso no verão é maior que a causada por todos os outros fenômenos climáticos juntos, entre os quais raios, chuvas, inundações, furacões e tornados (Klinenberg, 2002). No decorrer do exercício físico, sobretudo durante exposição ao calor, os músculos exercitados aumentam a temperatura central. Para evitar o superaquecimento, o líquido desloca-se da corrente sanguínea para a pele, onde pode evaporar como suor e, assim, resfriar o corpo. Portanto, a manutenção do volume sanguíneo é essencial para obter a melhor termorregulação possível durante o exercício físico. Em seres humanos, o principal método de manutenção dos líquidos corporais, inclusive do volume sanguíneo, é a ingestão de líquidos, embora as células produzam uma pequena quantidade (cerca de 10%) de água durante o metabolismo. A manutenção dos líquidos é tão importante para a sobrevivência que os seres humanos têm vários mecanismos importantes para detectar alterações na quantidade total de líquido no corpo e na sua composição.

2 Esta revisão descreve esses mecanismos e, em seguida, seu funcionamento durante o exercício. Depois, descreve como ocorrem a desidratação e a hiponatremia associada ao exercício (HAE) quando o corpo é levado a extremos e é incapaz de usar os mecanismos destinados a manter a hidratação e a tonicidade apropriadas para o funcionamento do organismo humano. Por fim, discorre sobre as vantagens e as desvantagens das medições feitas em campo e em laboratório. REGULAÇÃO DO EQUILÍBRIO HÍDRICO A conclusão de uma maratona, ou de uma prova de endurance semelhante, geralmente causa uma perda de água corporal de cerca de 2 3%, acompanhada de aumentos da concentração plasmática de sódio de cerca de 5 7mmol/L (Sawka et al., 2007). O cérebro controla os líquidos corporais e recebe informações sobre alterações da hidratação de três fontes principais: osmorreceptores centrais, angiotensina II central e barorreceptores periféricos. Essas informações são retransmitidas a áreas essenciais do encéfalo responsáveis pelo acionamento de respostas adequadas às perturbações específicas do estado de hidratação. Os osmorreceptores são sensíveis a variações muito pequenas da osmolalidade ou da tonicidade (relacionada à quantidade de sódio no sangue); portanto, é necessária uma alteração de apenas cerca de 2% da osmolalidade para desencadear o aumento da sede e a elevação do hormônio arginina vasopressina (AVP). Esse é o principal hormônio responsável pela indução da retenção de água livre pelos rins; portanto, durante períodos de perda de água, a AVP pode ser essencial para evitar a desidratação. A AVP também é um dos mais potentes vasoconstritores no corpo e, por isso, também contribui para a manutenção da pressão arterial durante períodos de baixo volume sanguíneo. As alterações nos líquidos corporais também são detectadas por barorreceptores periféricos. Esses barorreceptores estão localizados no átrio e detectam variações de pressão quando há perda ou ganho de volume sanguíneo central. Embora esses receptores sejam importantes, é necessária uma alteração de cerca de 10% da pressão para que desencadeiem respostas encefálicas e renais de estimulação dos receptores da sede ou aumento da retenção de líquido. Nós somos especialistas em medir alterações nos osmorreceptores e nos receptores de volume em laboratório, bem como suas respostas de regulação hídrica a essas alterações. DESIDRATAÇÃO Muitas variáveis afetam a termorregulação durante o exercício, entre as quais a hidratação, a duração e a intensidade do exercício, as condições ambientais, a aclimatação ao estresse por calor induzido pelo exercício, a capacidade de trabalho (VO2máx), o condicionamento físico e fatores pessoais, como medicamentos, suplementos, sono e doença. Há hipertermia durante o exercício quando o acúmulo de calor gerado pelo músculo é mais rápido que a dissipação de calor por aumento da sudorese e do fluxo sanguíneo cutâneo (Adolf, 1947). Dependendo da intensidade e de fatores ambientais, a produção de calor pode ser até 15 a 20 vezes maior que em repouso e pode elevar a temperatura corporal central de 1 C a cada cinco minutos se não houver dissipação de calor (Nadel et al., 1977). Portanto, há perda significativa de

3 água por sudorese, necessária para dissipar o calor durante o exercício físico ou qualquer situação em que haja elevação da temperatura central. A hipoidratação, ou depleção de volume, geralmente está associada a aumento da concentração plasmática de sódio e da osmolalidade plasmática, hipovolemia hiperosmótica. A hipoidratação concomitante a grandes perdas de sódio é denominada hipovolemia hiposmótica. De modo geral, um atleta pode perder 2% a 3% do peso corporal durante uma prova de longa distância sem consequências negativas para a saúde ou o desempenho (Sawka et al., 2007). Na verdade, essa perda de água é esperada depois de um treinamento ou uma corrida de longa distância, sobretudo em ambiente quente. Apesar das informações fornecidas aos atletas e do maior número de postos de água durante as corridas, a incidência descrita de desidratação superior a 2% é de 50 70% em corridas longas, com desidratação superior a 4% em cerca de 30% dos participantes (Speedy et al., 1999; Noakes et al., 2005). A desidratação diminui a capacidade física e mental para o exercício, compromete a função cardiovascular e termorreguladora (i.e., diminui a sudorese, portanto aumenta o risco de distúrbios por calor, p. ex., exaustão pelo calor ou insolação), reduz o volume sistólico e aumenta a frequência cardíaca, por isso aumenta a sobrecarga do sistema cardiovascular. Além disso, a hipovolemia associada à desidratação também pode reduzir a pressão arterial e, assim, exacerbar ainda mais a sobrecarga cardiovascular. Portanto, a desidratação pode diminuir a intensidade do exercício ou levar à sua total interrupção. A única maneira de evitar a desidratação é a ingestão de líquidos. HIPONATREMIA ASSOCIADA AO EXERCÍCIO (HAE) A hiponatremia associada ao exercício pode ocorrer quando há diminuição da concentração sérica de sódio igual ou maior que 5mmol/L durante exercício de endurance (Speedy et al., 2001; Almond et al., 2005). Essa situação pode ocorrer quando atletas que competem em provas de longa duração ingerem líquidos hipotônicos em quantidade muito maior do que são capazes de excretar (hiponatremia hipervolêmica) ou quando atletas têm concentrações muito altas de sódio no suor concomitante ao grande volume de suor (hiponatremia hipovolêmica). A maioria dos atletas tolera uma queda substancial da concentração de sódio sem apresentar sintomas (Speedy et al., 2001). No entanto, em atletas que não toleram essas perdas, ou quando a HAE é extrema (nível sérico de sódio de mmol/l), as consequências podem ser graves (edema cerebral e encefalopatia metabólica, lesão encefálica permanente e morte). A hiponatremia hipervolêmica, o tipo mais comum dentre os dois, foi atribuída à ingestão excessiva de líquidos concomitante a níveis muito altos de AVP ou a uma resposta renal inadequada à AVP (Verbalis, 2003), que acarreta retenção excessiva de água livre (Sawka et al., 2007). É verdade que o comportamento (ingestão excessiva de líquidos) consegue superar a capacidade desses sistemas fisiológicos? O risco de HAE é maior em mulheres, o que foi atribuído ao menor peso e tamanho, à ingestão excessiva de água e ao maior tempo de corrida em relação aos homens (Speedy et al., 2001; Almond et al., 2005). Embora esses fatores contribuam para a maior incidência de HAE em mulheres, é provável que concentrações mais elevadas de estradiol no plasma e/ou nos tecidos também desempenhem um papel para o aumento do risco. O estradiol está associado à maior retenção de água livre e a alterações na

4 distribuição de líquidos que independem do tamanho do corpo ou do comportamento de ingestão de líquidos (Ayus & Arieff, 1996; Stachenfeld et al., 2001; Stachenfeld & Taylor, 2005). Além disso, as mulheres em idade reprodutiva têm maior propensão à hiponatremia pós-operatória (Ayus & Arieff, 1996). O mais importante é que a exposição ao estradiol pode tornar as mulheres mais suscetíveis às consequências extremas da HAE. Tanto em homens quanto em mulheres submetidos a cirurgias, ainda que pequenas, a combinação de anestesia, estresse pós-cirúrgico e náuseas pode acarretar grande elevação da AVP, que está associada a edema e dano cerebrais principalmente em mulheres (Ayus & Arieff, 1996). Portanto, o estradiol pode ter um papel importante no maior risco de edema cerebral e encefalopatia observado em mulheres, indicando que a causa das diferenças sexuais na HAE é mais complexa que os simples fatores de menor tamanho do corpo, maior tempo de corrida e padrões culturais de ingestão de líquidos (Almond et al., 2005). COMO AVALIAR A HIDRATAÇÃO EM CAMPO E EM LABORATÓRIO Uma dinâmica importante ao estudar a resposta de regulação hídrica durante o exercício é a existente entre a pesquisa de campo e de laboratório. PESQUISA DE CAMPO Na pesquisa de campo, o cientista tem a vantagem de estudar respostas nas condições que o atleta enfrentará durante a competição. Além disso, os atletas estão realizando sua própria atividade específica, com o equipamento que usam em competições. No laboratório, com poucas exceções, como a corrida, o remo e o ciclismo, é possível apenas criar condições as mais semelhantes possíveis às do esporte propriamente dito. Assim, as informações obtidas em um estudo de campo executado com rigor devem ser imediatamente úteis e são facilmente aplicadas ao atleta. No entanto, durante os estudos de campo não é possível controlar as condições ambientais, como temperatura e umidade, que podem variar nos dias de pesquisa, de prática ou treinamento e de competição. Pode ser difícil coletar amostras de suor, urina ou sangue durante treinamento ou competição, porque o equipamento necessário não é portátil ou porque o processo de coleta interfere na corrida ou na sessão de treinamento. Além disso, é difícil fazer estudos de intervenção em campo, pois as intervenções da pesquisa podem afetar o desempenho. Portanto, as informações reunidas em campo são importantes, mas podem ser limitadas a estudos observacionais. Existem vários sistemas simples e efetivos para avaliar a hidratação em campo, como refratômetros portáteis para medir a densidade específica da urina. Pode-se medir a duração da micção em segundos para estimar o volume se a coleta não for possível, os atletas podem estimar a própria ingestão de líquidos quando recebem garrafas ou copos, o peso pode ser verificado antes, no decorrer e depois das prova ou treinamento para calcular o volume de suor e sistemas simples de coleta de suor (p. ex., adesivos) podem medir a composição eletrolítica do suor. Durante as provas, o pesquisador pode verificar e registrar as condições ambientais no dia da corrida e acompanhá-las ao longo do tempo. A medida de variáveis fisiológicas pode ser feita com monitores de frequência cardíaca, temperatura e gases sanguíneos minimamente intrusivos.

5 PESQUISA DE LABORATÓRIO A pesquisa observacional no campo suscita questões que podem ser exploradas em ambiente mais controlado no laboratório. No laboratório é possível usar intervenções para identificar mecanismos que expliquem as respostas ou o desempenho no campo ou para explorar mecanismos que expliquem o impacto do exercício ou da atividade física sobre os sistemas fisiológicos. A pesquisa no laboratório é necessária a fim de controlar com rigor as condições para estudar os mecanismos de regulação hidroeletrolítica. Os estudos que demonstraram que a ingestão de sódio durante o exercício mantinha o volume plasmático sem inibir a sede nem os hormônios reguladores de líquidos foram realizados em laboratório (Nose et al., 1988a, 1988b, 1988c). Os indivíduos que ingeriram sal mantiveram melhor os líquidos nos compartimentos necessários para permitir a sudorese (Nose et al., 1988a). Outro exemplo é o estudo da HAE. O exame dos mecanismos de HAE em campo revelou-se difícil, pois os estudos são retrospectivos, isto é, os atletas são examinados depois que apresentam hiponatremia durante uma corrida, mas não são designados para grupos de HAE antes da corrida e não é possível controlar o consumo de líquidos para induzir HAE em campo. Esses estudos prospectivos só podem ser realizados em laboratório, onde um ambiente controlado assegurou o primeiro estudo prospectivo para examinar os fatores de risco associados à HAE. Indivíduos com história de hiponatremia foram recrutados para o laboratório, exercitaram-se durante um longo período com ingestão excessiva de líquido (água) controlada com precisão (Stachenfeld & Taylor, 2009). Esses estudos demonstraram que a retenção de água, e não a perda de sódio, foi o principal responsável pela menor concentração de sódio durante o exercício em mulheres sob risco de HAE. Além disso, as intervenções com hormônios sexuais sugeriram que a perda de sódio poderia ser um fator mais importante na HAE em mulheres durante o aumento da exposição à progesterona. APLICAÇÕES PRÁTICAS Há uma grande variabilidade individual das perdas de água e sódio pelo suor entre atletas e/ou pessoas ativas; portanto, os atletas devem praticar seu esquema de reposição de líquidos durante o treino para a competição. A quantidade necessária de sódio e líquidos é diferente em cada atleta e depende muito das condições:1. calcular a taxa de sudorese a partir das variações de peso durante o treinamento (1 kg de massa corporal 1 L de perda de água corporal); 2. monitorar a ingestão de líquidos; 3. identificar a melhor maneira de manter os níveis de eletrólitos durante a corrida. A ingestão de sódio durante o exercício prolongado pode: 1. melhorar a retenção do volume de líquido corporal total e nos compartimentos; 2. aumentar o nível plasmático de sódio; 3. manter a sede; 4. estimular os rins a reter água. Avaliar a massa corporal e a concentração de sódio/osmolalidade no plasma e na urina antes e depois das sessões de treinamento e corrida quando possível. Um litro de uma bebida esportiva com 20 meq/l de sódio contém 460mg de sódio. Embora os estados de hidratação relacionados à desidratação e à HAE sejam totalmente diferentes, pode haver sobreposição de alguns sintomas, como mal-estar,

6 náusea, desorientação, tontura e fadiga. Portanto, se não for possível verificar as variações de peso ou obter uma amostra de sangue, é importante avaliar a ingestão de líquidos e a diurese durante o período de exercício antes de decidir o tratamento. Os atletas que perdem grande volume pelo suor devem considerar a ingestão adicional de sódio na forma de bebidas esportivas com maior teor de sódio ou de barras, géis ou suplementos de eletrólitos em pó ou comprimido, que oferecem quantidade adicional de sódio. As bebidas esportivas são hipotônicas em relação ao plasma, portanto os atletas que ingerem bebidas esportivas não devem pressupor que estejam imunes à HAE. RESUMO Tanto a desidratação quanto a HAE podem ser perigosas durante o exercício prolongado; portanto, todos os atletas que competem ou treinam para provas de longa distância precisam aprender a controlar os líquidos corporais e eletrólitos. Há grande variabilidade entre os indivíduos e, por isso, não existe um protocolo de consumo de líquidos ou alimentos durante o treino ou a corrida que seja apropriado para todos os atletas. É por esse motivo que os atletas devem monitorar a sudorese e a ingestão de líquidos durante o treinamento, e devem fazer isso sob a maior variedade possível de condições ambientais. Os estudos de campo são essenciais para identificar os desafios enfrentados pelos atletas e são basicamente de natureza observacional para que não haja interferência no treinamento ou na competição. Esses estudos observacionais são a base para as questões relacionadas aos mecanismos que podem ser estudados em laboratório. No laboratório, é possível controlar rigorosamente as condições ambientais e medir com precisão os ganhos e perdas de líquidos e eletrólitos. Estudos em laboratório nos permitem identificar os mecanismos fisiológicos, com o objetivo principal de melhorar a saúde e o desempenho em campo. Os atletas de endurance devem ter como objetivo manter as perdas de líquidos próximas de 2% do peso corporal. Portanto, durante períodos mais curtos de exercício (cerca de 1 2h), é recomendável a ingestão espontânea de água ou bebidas esportivas. Entretanto, quando há expectativa de períodos de exercício superiores a duas horas, o atleta deve planejar estratégias específicas e praticadas de hidratação e reposição eletrolítica para proteger a saúde e o desempenho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adolf, E.F. (1947). In Physiology of Man in the Desert, pp. 5 43, Interscience, New York. Almond, C.S.D., A.Y. Shin, E.B. Fortescue, R.C. Mannix, D. Wypij, B.A. Binstadt, C.N. Duncan, D.P. Olson, A.E. Salerno,, J.W. Newburger and D.S. Greenes (2005). Hyponatremia among runners in the Boston Marathon. N. Engl. J. Med. 352: Ayus, J.C. and A.I. Arieff (1996). Brain damage and postoperative hyponatremia: the role of gender. Neurology 46: Klinenberg, E. (2002). Heat Wave: A Social Autopsy of Disaster in Chicago. Chicago University Press., Chicago, IL.

7 Nadel, E.R., C.B. Wenger, M.F. Roberts, J.A. Stolwijk, and E. Cafarelli (1977). Physiological defenses against hyperthermia of exercise. Ann. N. Y. Acad. Sci. 301: Nose, H.,G.W. Mack, X. Shi and E.R. Nadel (1988a). Shift in body fluid compartments after dehydration in humans. J. Appl. Physiol. 65: Nose, H., G.W. Mack, X. Shi and E.R. Nadel (1988b). Role of osmolality and plasma volume during rehydration in humans. J. Appl. Physiol. 65: Nose, H., G.W. Mack, X. Shi and E.R. Nadel (1988c). Involvement of sodium retention hormones during rehydration in humans. J. Appl. Physiol. 65: Sawka, M.N., L.M. Burke, E.R. Eichner, R.J. Maughan, S.J. Montain and N.S. Stachenfeld (2007). American College of Sports Medicine position stand. Exercise and fluid replacement. Med. Sci. Sports Exerc. 39: Speedy, D.B.,T.D. Noakes and C. Schneider (2001). Exercise-associated hyponatremia: A review. Emergency Med. 13: Stachenfeld, N.S., D.L. Keefe and S.F. Palter (2001). Effects of estrogen and progesterone on transcapillary fluid dynamics. Am. J. Physiol. 281: R1319-R1329. Stachenfeld, N.S., and H.S.Taylor (2005). Progesterone increases plasma and extracellular fluid volumes independent of estradiol. J. Appl. Physiol. 98: Stachenfeld, N.S., and H.S. Taylor (2009). Sex hormone effects on body fluid and sodium regulation in women with and without exercise-associated hyponatremia. J. Appl. Physiol. 107: Verbalis, J.G. (2003). Disorders of body water homeostasis. Best Practice Res. Clin. Endocrinol. Metab. 17: