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
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
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
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
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; 9 10 5
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
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
Perfusão pulmonar Gás % no ar seco Ar seco (mmhg) Ar alveolar (mmhg) Sangue venoso (mmhg) Gradiente de difusão (mmhg) Total 100 760 760 760 0 Água 0 0 47 47 0 Oxigênio 20,93 159,1 104 40 64 Dióxido de carbono 0,03 0,2 40 45 5 Nitrogênio 79,04 600,7 569 573 0 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
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
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
(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. 22 11
(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. 24 12
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. 26 13
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). 28 14