FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO

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1 FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 1 Ventilação e metabolismo energético Equivalente ventilatório de oxigênio: Relação entre volume de ar ventilado (VaV) e a quantidade de oxigênio consumida pelos tecidos (VO2) indica a economia da respiração e é denominada equivalente ventilatório do oxigênio (mensurado em litros de oxigênio respirado por litro de ar consumido por minuto). 2 1

2 Ventilação e metabolismo energético Ponto de ruptura ventilatório: Quando a intensidade do exercício aumenta em direção ao máximo num determinado ponto a ventilação aumenta desproporcionalmente em comparação com o consumo; Quando a taxa de trabalho ultrapassa 55 a 70% VO 2max os músculos não conseguem suportar as demandas de oxigênio pela oxidação e a glicólise ocorre com maior frequência, aumentando H+ e CO2, estimulando quimiorreceptores. 3 Ventilação e metabolismo energético Limiar anaeróbio: Reflete o limiar de lactato na maioria das condições; Acreditava-se que o aumento súbito do CO2 refletia um desvio em direção a um metabolismo mais anaeróbio; O conceito foi refinado: pode ser determinado através da identificação do ponto no qual o VaV/VO2 apresenta um aumento súbito enquanto o VaV/VCO2 permanece estável o aumento do VaV/VO2 indica que um aumento da ventilação para remover o CO2 é desproporcional a necessidade do corpo de fornecer O2. 4 2

3 TROCA, TRANSPORTE E DINÂMICA DA VENTILAÇÃO PULMONAR 5 Sistema respiratório + cardiovascular: liberação eficiente de oxigênio aos tecidos corporais e remoção de dióxido de carbono. 6 3

4 Mecânica pulmonar Respiração ou ventilação pulmonar: Inspiração e expiração de ar; Permite a troca de ar entre a atmosfera e os espaços aéreos do pulmão; Respiração pulmonar externa: Troca gasosa entre os espaços aéreos pulmonares e o sangue nos capilares pulmonares; Ocorre através da membrana respiratória, onde o sangue recebe oxigênio (O2) e perde gás carbônico (CO2); Respiração tecidual interna: Troca gasosa entre o sangue presente nos capilares sistêmicos e as células teciduais; Sangue perde O2 e recebe CO2. 7 Ventilação x perfusão pulmonar Ventilação: processo de movimento do ar para dentro e fora dos pulmões (inspiração e expiração); Perfusão/difusão/hematose: processo onde o sangue desoxigenado passa pelos pulmões e é reoxigenado (fluxo sanguíneo pulmonar); Componentes fundamentais às trocas gasosas que ocorrem nos pulmões. 8 4

5 Perfusão pulmonar PERFUSÃO Início no átrio direito; Sangue chega da circulação sistêmica ao átrio direito (via veias cava); Bombeado pelo ventrículo direito (via artéria pulmonar) para os pulmões;

6 Perfusão pulmonar Sangue desoxigenado: arteríolas e capilares; Porção mais distal dos capilares: contato com alvéolos e reoxigenação; Retorno ao coração via veias pulmonares. 11 Perfusão pulmonar 500 ml sangue na circulação pulmonar (10% do total); Repouso: 75 ml na rede alvéolo-capilar; Esforço: 150/200 ml (maior recrutamento capilar). 12 6

7 Perfusão pulmonar O fator mais importante para a troca gasosa entre os alvéolos e o sangue é o gradiente de pressão entre os gases das duas áreas. 13 Perfusão pulmonar Pressões parciais dos gases: Lei de Dalton: a pressão de uma mistura gasosa é igual a soma das pressões parciais de cada gás da mistura. Nível do mar ou pressão atmosférica padrão: 760 mmhg Nitrogênio PN2 (79,04%): 600,7 mmhg Oxigênio PO2 (20,93%): 159,1 mmhg Dióxido de carbono PCO2 (0,03%): 0,2 mmhg Lei de Henry: gases dissolvem-se em líquidos proporcionalmente às suas pressões parciais dependendo também da sua solubilidade em líquidos específicos e da temperatura. 14 7

8 Perfusão pulmonar Gás % no ar seco Ar seco (mmhg) Ar alveolar (mmhg) Sangue venoso (mmhg) Gradiente de difusão (mmhg) Total Água Oxigênio 20,93 159, Dióxido de carbono 0,03 0, Nitrogênio 79,04 600, Pressões parciais dos gases respiratórios no nível do mar. 15 Perfusão pulmonar Membrana respiratória: local onde ocorre a troca gasosa entre o ar alveolar e o sangue dos capilares; Muito fina; Composta de membrana alveolar, parede capilar e membranas basais. 16 8

9 Ar alveolar Oxigênio: 104 mmhg Dióxido de carbono: 40 mmhg Sangue Oxigênio: 40 mmhg Dióxido de carbono: 45 mmhg *Solubilidade do dióxido de carbono na membrana é 20 vezes maior que o oxigênio; pode se difundir muito mais rápido. 17 (exercício) Capacidade de difusão do oxigênio: taxa de difusão do oxigênio a partir dos alvéolos para o interior do sangue; Repouso: 23 ml oxigênio difundem-se no sangue pulmonar por minuto para cada 1 mmhg de diferença de pressão entre os alvéolos e o sangue capilar pulmonar; Exercício: aumenta para 50 ml/min podendo chegar a 80 em remadores. 18 9

10 Trocas gasosas, difusão e transporte de gases Transporte de gases via difusão: processo físico e passivo; Características circulatórias que facilitam a difusão: Grandes superfícies para trocas gasosas; Pequena distância da difusão; Diferença de gradiente de pressão: Oxigênio consumido por tecidos de baixa pressão; Dióxido de carbono produzido aumenta a pressão. 19 Transporte de oxigênio Transportado pelo sangue combinado à hemoglobina dos eritrócitos (~98%) ou dissolvido no plasma sanguíneo (2%); Oxigênio ligado à hemoglobina: oxiemoglobina x desoxiemoglobina; Ligação do oxigênio à hemoglobina depende da concentração de oxigênio do sangue e da força de ligação (afinidade) entre hemoglobina e oxigênio; 20 10

11 (sangue) Plasma: 50 a 60% do volume sanguíneo total; 90% água; 7% proteínas plasmáticas; 3%: Nutrientes celulares; Eletrólitos; Hormônios; Enzimas; Anticorpos; Produtos da degradação metabólica; Elementos figurados: 40 a 45% do volume sanguíneo total; Eritrócitos: 99%; Leucócitos e plaquetas: 1%. 21 (elementos figurados) Leucócitos: Proteção contra organismos patológicos (destruição direta por fagocitose ou formação de anticorpos); Plaquetas: Fragmentos celulares necessários para a coagulação; Eritrócitos

12 (elementos figurados) Eritrócitos: Vivem aproximadamente 120 dias; Constituição: 97% de hemoglobina e 3% de água; Hemoglobina (proteína dos eritrócitos que atua no transporte gasoso): Proteína globina ligada ao pigmento vermelho heme. Átomo de ferro no centro: pedra no anel. 23 (elementos figurados) (eritrócitos_continuação): Apanham oxigênio no leito capilar dos pulmões; Transportam 20% de dióxido de carbono liberado pelos tecidos do corpo; Desprovidos de mitocôndrias; Cada eritrócito: 250 milhões de moléculas de hemoglobina; Hemoglobina: pode se ligar a 4 moléculas de oxigênio; Átomo de ferro: ligação fácil e reversível com o oxigênio; Cada eritrócito pode se ligar até 1 bilhão de moléculas de oxigênio

13 Transporte de oxigênio Se a concentração de oxigênio diminui, a saturação da hemoglobina também reduz: Efeito Bohr: tendência da hemoglobina liberar oxigênio para os tecidos e aumentar a afinidade na difusão/perfusão/hematose; Temperatura sanguínea: quanto mais elevada, maior a dissociação de oxigênio (nos pulmões é mais frio ). 25 Transporte do dióxido de carbono Transportado no sangue através de 3 formas: Dissolvido no plasma (processo rápido, mas instável 7 a 10% do total): ácido carbônico (H 2 CO 3 ); Bicarbonato (HCO 3- ); Composto carbomínico

14 Transporte do dióxido de carbono Íons bicarbonato: 60 a 70%; Dióxido de carbono e moléculas de água se combinam e formam ácido carbônico (H 2 CO 3 ); Ácido instável se dissocia: Libera H + (contribui com o efeito Bohr, aumentando a descarga de oxigênio); Formação do íon bicarbonato (HCO 3- ); 27 Transporte do dióxido de carbono Carbaminoemoglobina: Dióxido de carbono se liga a aminoácidos da parte globina da molécula de hemoglobina (não com o grupo heme como faz o oxigênio) ; Varia com a oxigenação da hemoglobina: desoxiemoglobina se liga mais facilmente que a oxiemoglobina; Varia com a PCO 2 : dióxido de carbono é liberado da hemoglobina quando a PCO 2 é baixa (nos pulmões é liberada e expirada)