Sistema Respiratório e Exercício. Aula 5 Prof. Dra. Bruna Oneda Fisiologia do Esforço

Transcrição

1 Sistema Respiratório e Exercício Aula 5 Prof. Dra. Bruna Oneda Fisiologia do Esforço

2 Sistema respiratório Conjunto de órgãos responsáveis pelas trocas gasosas do organismo dos animais com o meio ambiente ou seja a hematose pulmonar, possibilitando a respiração celular. 2

3 Estruturas responsáveis pelo transporte de ar aos pulmões: Fossas Nasais (nasofaringe) Faringe Laringe Traquéia Brônquios, Bronquíolos (respiratórios e terminais) Alvéolos

4 O epitélio respiratório é a mucosa que reveste boa parte do trato respiratório, estendendo-se das fossas nasais até os brônquios. Esse epitélio é responsável pela filtração, aquecimento, e umidificação do ar inspirado. A filtração é possível graças à presença de muco e dos cílios que orientam seus batimentos em direção à faringe, impedindo a entrada de partículas estranhas no pulmão; enquanto o aquecimento é garantido pela rica vascularização do tecido, principalmente nas fossas nasais que reveste boa parte do trato respiratório, estendendo-se das fossas nasais até os brônquios. 4

5 Brônquios 1) Laringe 2) Traquéia 3) Brônquio esquerdo 4) Brônquio direito A traquéia divide-se em dois brônquios (direito e esquerdo). Estes apresentam estrutura muito semelhante à da traquéia e são denominados brônquios de primeira ordem. Cada brônquio principal dá origem a pequenos brônquios lobares ou de segunda ordem, que ventilam os lobos pulmonares. Estes, por sua vez, dividem-se em brônquios de terceira ordem, que vão ter os segmentos broncopulmonares. Os brônquios, se ramificam várias vezes até se transformarem em bronquíolos, um para cada alvéolo pulmonar, ao que se designa de árvore bronquial. Os brônquios têm a parede revestida internamente por um epitélio ciliado e externamente encontra-se reforçada por anéis de cartilagem, irregulares que, nas ramificações se manifestam como pequenas placas ou ilhas. A parede dos brônquios e bronquíolos é formada por músculo liso e a sua dilatação ou compressão pode ser controlada através de medicação específica. 5

6 Bronquíolos e Alvéolos Os brônquios se subdividem em numerosos bronquíolos que conduzem o ar inspirado através de um caminho tortuoso e estreito até que acaba se misturando com o ar existente nos ductos alveolares. Esses ductos são circundados completamente por alvéolos microscópicos, que são os ramos terminais do trato respiratório 6

7 Pulmões Suas principal função é a permuta gasosa; os pulmões transferem oxigênio do ar para o sangue venoso e transferem dióxido de carbono desse sangue para as câmaras alveolares, de onde é expelido subsequentemente para o ar ambiente (atmosférico) Os pulmões contem mais de 300 milhões de alvéolos. O tecido alveolar possui o maior suprimento sanguíneo de qualquer órgão do corpo. Milhões de curtos capilares de paredes finas e de alvéolos ficam ao lado um dos outros, com o ar se movimentando ao longo de um dos lados e o sangue ao longo do outro. A difusão gasosa ocorre através da barreira extremamente fina dessas células alveolares e capilares.

8 Inspiração Uma grande lâmina com formato de uma cúpula de tecido muscular, denominada diafragma é fundamental para que a respiração ocorra. O diafragma cria uma separação entre as cavidades abdominal e torácica, porém possui uma séria de aberturas através dos quais passam o esôfago, os vasos sanguíneos e os nervos. Durante a inspiração, o músculo diafragma se contrai, se retifica e desce na direção da cavidade abdominal em até 10cm. 8

9 Inspiração Esse movimento faz com que a cavidade torácica aumente de volume e se torne alongada. Consequentemente, o ar presente nos pulmões se expande e sua pressão, denominada pressão intrapulmonar, sofre uma ligeira redução e torna menor que a pressão atmosférica. Os pulmões insuflam à medida que o ar é aspirado pelo nariz ou pela boca; o grau de enchimento depende da magnitude dos movimentos inspiratórios. A inspiração é completa quando cessa a expansão da cavidade torácica e a pressão intrapulmonar aumenta até igualar-se a pressão atmosférica. 9

10 Expiração A expiração, que representa o processo de movimento do ar para fora dos pulmões, é um processo predominantemente passivo durante o repouso e exercício leve. Resulta da retração natural do tecido pulmonar distendido e do relaxamento dos músculos inspiratórios. Isso acarreta uma oscilação do esterno e das costelas para baixo, enquanto que o diafragma se desloca novamente em direção a cavidade torácica. Esses movimentos reduzem o tamanho da cavidade torácica e comprimem o gás alveolar, forçando o ar para fora do sistema respiratório e para a atmosfera.

11 Expiração A expiração é completada quando as forças compressivas da musculatura expiratória deixam de agir e a pressão intrapulmonar diminui e se iguala à pressão atmosférica. Durante a ventilação na vigência de um exercício intenso os músculos intercostais internos e abdominais agem poderosamente sobre as costelas e a cavidade abdominal com a finalidade de facilitar a redução das dimensões torácicas. Assim sendo, a exalação se processa com maior rapidez e num grau mais pronunciado.

12 Função Pulmonar, aptidão aeróbica e desempenho nos exercícios Diferentemente dos outros componentes do sistema aeróbico, o exercício de longa duração 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, pois fortalecem músculos inspiratórios que trabalham contra uma resistência adicional da massa da água que comprime o tórax.

13 Ventilação Pulmonar A ventilação pulmonar pode ser encarada a partir de duas perspectivas: 1) volume de ar que penetra ou sai do trato respiratório total a cada minuto 2) volume de ar que ventila somente as câmaras alveolares a cada minuto

14 Ventilação minuto A frequência respiratória normal durante a respiração tranquila em repouso, é em média de 12 incursões por minuto e o volume corrente médio é de 0,5L. Consequentemente, o volume de ar respirado a cada minuto é denominado ventilação minuto e é igual a 6L. Durante exercício vigoroso, isso pode aumentar para 35, 45,podendo chegar a 70 vezes no exercício máximo

15 Ventilação Alveolar Parte do ar inalado em cada incursão respiratória não penetra nos alvéolos e não participa na permuta gasosa com o sangue. O espaço morto anatômico, descreve esse ar que enche as estruturas das vias respiratórias superiores. O volume do espaço morto faz com que cerca dos 350ml dos 500ml do volume corrente inspirado em repouso, penetrem e se misturem com o ar alveolar existente. A ventilação alveolar é a porção do ar inspirado que penetra nos alvéolos e participa da permuta gasosa. Parece pequena mas previne as modificações drásticas na composição do ar alveolar para garantir uma certa constância nos gases sanguíneos arteriais durante todo o transcorrer do ciclo respiratório.

16 Regulação da Ventilação Alveolar (VE): - Quando se precisa de grandes quantidades de ar, os dois centros respiratório, tanto o inspiratório quanto o expiratório, ficam intensamente excitados. - Não ocorre apenas o aumento da amplitude dos movimentos respiratórios, mas também de sua frequência - com a amplitude, podendo, por vezes, aumentar desde o valor normal de 0,5 litro a cada respiração, até mais de 3 litros, com a frequência aumentando da normal de 12 por minuto, até mais de 50 por minuto. - Como resultado, o volume total de ar que é respirado a cada minuto, pode passar do normal de 6 litros até 150 litros, aumento de 25 vezes.

17 Regulação da Ventilação Alveolar (VE): Muitos fatores diferentes contribuem para o controle da respiração, mas, indiscutivelmente, os mais importantes são: A pressão do gás carbônico (PCO 2 ) no sangue; A concentração dos íons hidrogênios (ph) no sangue; A pressão de oxigênio (PO 2 ) no sangue; Sinais neurais das áreas cerebrais, controladoras dos músculos.

18 Efeito do exercício sobre a ventilação alveolar: Se não são os fatores químicos que aumentam a ventilação durante o exercício, esse aumento deve ocorrer como resultado de algum estímulo que chegue até o centro respiratório por meio das vias neurais.

19 Variações em relação aos padrões respiratórios normais Hiperventilação: momento na ventilação pulmonar que ultrapassa as necessidades de consumo de O 2 e de eliminação do CO 2 do metabolismo. Essa respiração excessiva reduz rapidamente a concentração alveolar de CO 2 e faz com que o excesso desse gás deixe os líquidos corporais através do ar expirado. Uma queda concomitante na concentração do H+ eleva o PH plasmático. Dispneia: falta de ar excessiva ou à angustia subjetiva ao respirar. A sensação de incapacidade de respirar durante o exercício, principalmente nos sedentários, acompanha habitualmente o CO 2 e concentração de H+ elevados. Essas condições excitam o centro respiratório, elevando a frequência e profundidade da respiração. A incapacidade de regular adequadamente o CO 2 e H+ arteriais está relacionado aos baixos níveis de aptidão aeróbica e a uma musculatura ventilatória precariamente condicionada.

20 Variações em relação aos padrões respiratórios normais Manobra de Valsalva: Os músculos expiratórios, além de seu papel normal na ventilação pulmonar, participam nas manobras ventilatórias de tossir e espirrar e contribuem para estabilizar as cavidades abdominal e torácica durante o levantamento de objetos pesados. Durante a respiração tranquila, a pressão intrapulmonar cai aprox. 3mmHg durante a inspiração e evidencia a uma elevação semelhante e até acima da pressão atmosférica na expiração. O fechamento da glote após uma inspiração plena, enquanto estão sendo ativados ao máximo os músculos expiratórios, produz forças compressivas que irão elevar a pressão intratorácica para mais de 150mmHg acima da pressão atmosférica.

21 Variações em relação aos padrões respiratórios normais Consequências: A pressão intratorácica aumentada durante a manobra é transmitida através das veias que atravessam a região torácica. Como o sangue venoso permanece sob uma pressão relativamente baixa, as veias podem sofrer um colapso, o que reduz o fluxo sanguíneo para o coração que leva a uma diminuição acentuada do volume de ejeção sistólica do coração, desencadeando uma queda da PA. Esses efeitos diminuem o suprimento de sangue para cérebro, podendo promover vertigens e desmaios. Quando a glote é reaberta e a pressão intratorácica é normalizada, o fluxo sanguíneo será reestabelecido com um aumento excessivo na pressão arterial.

22 Fibras musculares e suas funções

23 Unidade motora: motoneurônio + fibra muscular O motoneurônio determina as características das fibras por exemplo: Para aumentar a força: aumento no número de unidades motoras recrutadas e da frequência de estimulação de uma unidade motora As fibras vermelhas são as primeiras a serem recrutadas porque o limiar de despolarização é menor Quanto maior a intensidade, mais fibras brancas são ativadas. Indivíduo normal tem 45 a 55% de fibras de contração lenta Variações entre indivíduos: genética e treinamento

24 Sequência de eventos da contração muscular 1. Vesículas liberam Aceticolina que se difunde através da fenda sináptica e se fixa aos receptores especializados de Aceticolina sobre o sarcolema; 2. O potencial de ação do músculo despolariza os túbulos transversos na junção A- I do sarcômero; 3. A despolarização do sistema de Tubulos T acarreta a liberação de Ca 2+ pelos sacos laterais do reticulo sarcoplasmático 4. Ca 2+ fixa-se a troponina-tropomiosina nos filamentos de actina. Isso elimina a inibição que impedia a combinação de actina com miosina 5. Durante a contração muscular, a actina combina-se com a miosina ATPase para fracionar o ATP com liberação de energia. A tensão produzida pela liberação de energia acarreta a movimentação das pontes cruzadas de miosina;

25 Sequência de eventos da contração muscular 6. O ATP une-se à ponte cruzada de miosina, rompendo a ligação actina-miosina e permitindo que a ponte cruzada se dissocie da actina. Isso dá origem ao deslizamento dos filamentos espessos e finos, que acarreta o encurtamento do músculo. 7. A ativação das pontes cruzadas prossegue quando a concentração de Ca 2+ continua alta (em virtude da despolarização da membrana) para inibir a ação do complexo troponina-tropomiosina 8. Quando a estimulação muscular cessa, o Ca 2+ desloca-se de volta para os sacos laterais do reticulo sarcoplasmático graças ao transporte ativo que depende da hidrólise do ATP. 9. A remoção de Ca 2+ restaura a ação inibitória da troponina-tropomiosina. Na presença de ATP, actina e miosina continuam no estado dissociado e relaxado.

26 Fibras do Tipo II rápidas, brancas Alta Capacidade para transmissão eletroquímica dos potenciais de ação; Alta atividade de miosina ATPase; Liberação e captação rápidas de Ca2+ por um retículo sarcoplasmático eficiente; Alta taxa de renovação das pontes cruzadas

27 Subdivisões das Fibras do tipo II IIa exibe uma velocidade rápida de encurtamento e uma capacidade bem desenvolvida para a transferência de energia a partir de fontes tanto aeróbicas quanto anaeróbicas. Também chamadas de Fibras ROG ( fibras rápidas-oxidativas-glicolíticas IIb possui maior potencial anaeróbico e a velocidade de encurtamento mais rápida; ela é a verdadeira fibra rápida glicolítica (RG) IIx enquadra-se no meio do caminho entre as fibras tipo IIa e IIb em termos de características fisiológicas e metabólicas

28 Fibras Tipo I Lenta, vermelhas Baixa atividade de miosina ATPase; Capacidade de Manipulação do cálcio e velocidade de encurtamento lentas; Capacidade glicolítica menos bem desenvolvida que as fibras de contração rápida Mitocôndrias grandes e numerosas Recebem coloração vermelha pelo grande numero de mitocôndrias. São altamente resistentes à fadiga e perfeitamente apropriadas para o exercício aeróbico prolongado.

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32 Classificação dos Tipos de Fibras Musculares Esqueléticas Humanas Fibras Tipo I Fibras Tipo IIa Fibras Tipo IIx Fibras Tipo IIb Tempo de contração Lenta Moderadamente rápida Rápida Muito rápida Tamanho do neurônio motor Pequeno Médio Grande Muito grande Resistência à fadiga Alta Razoavelmente alta Intermediária Baixa Atividade usada para Aeróbica Anaeróbica a longo prazo Anaeróbica a curto prazo Anaeróbica a curto prazo Duração máxima do uso Horas Menos que 30 min Menos que 5 min Menos que 1 min Produção de força Baixa Média Alta Muito Alta Densidade mitocôndrial Alta Alta Média Baixa Densidade capilar Alta Intermediária Baixa Baixa Capacidade oxidativa Alta Alta Intermediária Baixa Capacidade glicolítica Baixa Alta Alta Alta Principal combustível armazenado Triacilglicerol Fosfato de creatina, glicogênio Fosfato de creatina, glicogênio Fosfato de creatina, glicogênio

33 % fibras musculares utilizadas Recrutamento das fibras musculares durante exercício progressivo máximo Tipo de fibra muscular IIb IIa I Força muscular ou intensidade do exercício Leve Moderada Máxima