Post on 23-Jun-2015
Aylton Figueira Júnior
aylton.figueira@imes.edu.br
- LABFEX -
Laboratório de Fisiologia da
Atividade Física e Exercício
UniFMU
ADAPTAÇÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
Sistema Respiratório-Controle da Ventilação
Pulmonar
Centro
Respiratório
no Bulbo
Temperatura
Receptores pulmonares
Proprioceptores
articulações e músculos
Estado químico do
líquor no bulbo
Quimiorreceptores
periféricos
Córtex motor
Regiões
subcorticais
Músculos
ventilatórios
DC & VE & FC – Repouso e Esforço
FC & PA & VE & DC e Esforço
Espectro da Avaliação Funcional
Capacidade
Fisiológica
Capacidade
Funcional
Estado
Funcional
+ + + + +
Velocidade de Marcha
Resistência para Caminhar
Subir Escadas
Levantar da Cadeira
Testes de Equilíbrio
Testes de Aptidão Física
Atividade Física
Atividade Vida Diária
Exercícios Resistidos
Qualidade de Vida
Auto-eficácia
Quedas
Capacidade Aeróbica
Débito Cardíaco
Massa Muscular
Força Muscular
Densidade Óssea
Velocidade de Condução Nervosa
DoseDoseDose
Ben
efício
Ben
efício
Ben
efício
PsicológicoPsicológico
Músculo-esqueléticoMúsculo-esquelético
Controle Controle
PesoPeso
CardiovascularCardiovascular
MetabólicoMetabólico
Atividade Física x Dimensões SaúdeAtividade Física x Dimensões SaúdeAtividade Física x Dimensões Saúde
Adaptação Cardiorrespiratória
Adaptação dos Sistemas
Adaptação Muscular
Volume do coração
Volume de sangue
Hemoglobina total
Débito cardíaco e VO2máx
Volumes pulmonares
Freqüência cardíaca repouso
Freqüência cardíaca esforço
Pressão arterial
Número e tamanho da mitocôndria Força
Estoques de triglicerídeos HDL
Tamanho das fibras Peso Corporal
Potencial oxidativo LDL / Colesterol
Conceitos & Definições
Limiar Anaeróbico
Histórico : – proposto Wasserman e McIlroy (1964 )- momento em que o lactato sanguíneo
aumenta rapidamente, indicando menor suprimento de O2 muscular
- relacionado ao aumento do consumo de glicose e glicogênio muscular
- ocorre um aumento direto com a acidose muscular
- forte relação com os valores de VO2máx
Sistema Respiratório-Controle da Ventilação
Pulmonar
Fatores que afetam a saturação de Hb:
• pressão parcial do oxigênio(PO2) no sangue
• temperatura do sangue
• pH do sangue(acidez, conteúdo de H+)
• quantidade de CO2
• nível de 2,3 difosfoglicerato(2,3-DPG) nas hemáceas
Sistema Respiratório-Transporte de
Oxigênio
• CO2 dissolvido
• 5% - 10% PCO2 do sangue
• CO2 como bicarbonato
• 65% - 70%
•CO2 + H2O H2CO3 H+ + (HCO3)
-
• CO2 ligado à hemoglobina
• 20%
CO2 + HbNH HbNHCOOH(carboxihemoglobina)
Sistema Respiratório-Transporte de Gás
Carbônico
anidrase
carbônica
O2 dissolvido
• pouco solúvel nos líquidos
• 0.3ml/100ml de plasma
• 3ml/L x 5L = 15ml de O2 dissolvidos
PO2 do sangue controle da respiração
liberação de O2 - pulmão
- tecidos
Sistema Respiratório-Transporte de
Oxigênio
O2 combinado com a Hemoglobina
• aumenta em 65 a 70% carreamento de O2 pelo
sangue
Quanto é transportado?
• homens – 15 a 16g de Hb/100ml de sangue
• mulheres – 13 a 14g de Hb/100ml de sangue
1g de Hb 1,34ml de O2
Sistema Respiratório-Transporte de
Oxigênio
15g x 1,34 = 20ml de O2/100ml de sangue
Capacidade O2 de Hb = 20ml de O2/100ml de sangue
Papel da Mioglobina:
• proteína que contém Fe++
• músculo estriado e cardíaco
• alta concentração nas fibras Tipo I (lentas; aeróbias;
vermelhas)
• oxigênio adicional ao músculo
Mb + O2 MbO2
• disponibilidade de oxigênio no início do exercício
• débito de oxigênio
Sistema Respiratório-Transporte de
Oxigênio
Conceitos & TermosZona Condutora – área pulmonar onde não ocorre a
respiração (troca gasosa)
Zona Respiratória – área pulmonar onde ocorre a
respiração (troca gasosa)
Poros de Kohn – espaços alveolares que permitem
a difusão de fluido e surfactante através das
membranas alveolares
Circulação Pulmonar – o sangue e os vasos que
conectam o coração e os pulmões
Espaço Morto Fisiológico – volume de ar dentro da
zona condutora do pulmão
Respiração – troca gasosa Roberts & Roberts, 2002
Conceitos & Termos
Volume corrente – volume da ar ventilado para
dentro e para fora do pulmão em cada ventilação
Ventilação – volume da ar mobilizado pelos
pulmões, expresso em litros/minuto
Complacência – aumento do volume pulmonar por
unidade de pressão
Ventilação pulmonar – componente da ventilação
que alcança a zona respiratória dos pulmões
Surfactante – molécula de lipoproteína encontrada
nas membranas alveolares que funciona para
reduzir a tensão superficial e melhorar a
complacência Roberts & Roberts, 2002
Conceitos & Termos
Hemoglobina – proteína dentro das células
vermelhas sanguíneas que contém quatro
grupamentos heme contendo ferro. Cada uma
pode ligar-se ao oxigênio
Interface sangue – gás – distância anatômica
através da qual o gás se difunde
Efeito Bohr – redução na afinidade da hemoglobina
pelo oxigênio com um aumento na temperatura,
PCO2, acidose e 2,3-DPG
Anidrase carbônica – enzima que promove a
conversão de CO2 e água em ácido carbônico
Roberts & Roberts, 2002
Conceitos & Termos
Efeito Haldane – redução na afinidade da
hemoglobina pelo dióxido de carbono com um
aumento na pressão parcial de oxigênio
Mioglobina – proteína intramuscular que contém um
grupamento heme, contendo ferro que permite a
ligação ao oxigênio
Limiar anaeróbico – intensidade metabólica
associada com um aumento no equivalente
ventilatório do oxigênio (VE/VO2)
Hipoxemia – disponibilidade de oxigênio menor que o normal
Hipóxia induzida exercício – redução na saturação de hemoglobina no exercício Roberts & Roberts, 2002
Conceitos & TermosPotência Aeróbica – Quantidade de O2 consumido
pelo corpo em trabalho aeróbico. Expresso em
L.min-1 ou mL/Kg.min-1. Primeiro indicador CR
Metabolismo Aeróbico – Trocas químicas que
produz ATP na presença de O2
Energia Aeróbica – Energia resultante da
degradação CHO, CHOO e CHN pelo CK e CTe-
Limiar Aeróbico – Intensidade que o metabolismo
aeróbico é predominante. [La+] = 2.0 mM
Limiar Anaeróbico – Intensidade que produção
remoção de lactato – 50 a 80% do VO2maxAnshel, 1991
Conceitos & TermosConsumo de O2 – Medida objetiva da CR, mantendo
o fluxo de sangue adequado a necessidade
metabólica. Relacionado a medida:
Fração O2 espirado Fração CO2 espirado
Volume de ar corrente
VO2 L.min-1 =
(1– FeO2 – FeCO2) / 0,7094 x (FiO2 – FeO2) x VE
Ventilação Minuto – Volume de ar movendo nos
pulmões
VE L.mim-1= 863.VCO2
PaCO2 x (1-Vd/Vt)
Vd/Vt = relação espaço morto e volume de arCosta, 2000
Conceitos & Termos
Ventilação
(VE) = frequência respiratória x volume corrente
(L/min) = FR x VC
Ventilação Alveolar
Normal
VA = 12 x (1,0 – 0,15 L)
= 12 x 0,85 = 10,5 L/min
Rápida e curta
VA = 60 x (0,2 – 0,15L)
= 60 x 0,05 = 3,0 L/min Roberts & Roberts, 2002
Sistema Respiratório-Controle da Ventilação
Pulmonar
Fatores neurais
• atividade automática dos neurônios inspiratórios
• influência inibitória dos neurônios expiratórios
• influência controladora dos neurônios cerebrais
Fatores humorais
• PO2 plasmática
quimiorreceptores na crossa da aorta e carótidas
• PCO2 plasmática e íons hidrogênio
estímulo de áreas inspiratórias no bulbo
Highlights Sistema Respiratório
Os mecanismos de regulação ventilatória são:
Centro Inspiratório – grupo apnêustica neural
quimiorreceptores periféricos
barorreceptores músculo ativo
músculos intercostais
diafragma
Centro Expiratório – grupo pneumotáxia neural
receptores pulmonares
músculos intercostais
músculos abdominaisCostill, 1994
Função é troca gasosa ambiente e corpo
Promover a regulação ácido – base no esforço
Ventilação regulada pressão intrapulmonar
Expiração é passiva
Vias aéreas promovem resistência no sistema
Ventilação é volume de ar em movimento
Quantidade de gás/min = VC x FR
Capacidade vital = Volume expirado máximo
Volume residual = gás interno nos pulmões
Gás realiza difusão pelo sangue-alvéolo
Taxa difusão relacionada a Lei de Fick
Highlights Sistema Respiratório
Lei de Fick
- volume de difusão proporcional a área de difusão (alvéolo) e diferença da pressão parcial dos gases pela membrana e inversamente proporcional a espessura da área da membrana
Highlights Sistema Respiratório
Sistema Respiratório-Ventilação
pulmonar
Símbolos:
• V - volume
• V – volume por unidade de tempo(minutos)
Ventilação pulmonar-movimento de ar para dentro e para fora
do pulmão por unidade de tempo:
V = VCxFRExemplo: homem de 75kg, VC(0.5L)xFR(15)=7,5litros/minuto
V no exercício máximo = 120-175L/min
FR = 40-50
VC = 3-3,5 l
•
•
•
Sistema Respiratório
Volumes e capacidades
Volumes pulmonares Definições
Volume correnteVolume inspirado ou expirado num ciclo
respiratório
Volume de reserva
inspiratória
Volume que pode ser inspirado no final da
inspiração
Volume de reserva
expiratória
Volume que pode ser expirado no final da
expiração
Volume residual Volume remanescente após expiração máxima
Circulação pulmonar é de baixa pressão com taxa de fluxo sanguíneo igual a circulação sistêmica
Posição ortostática fluxo sanguíneo está parte inferior dos pulmões
Hematose ótima depende da coordenação entre fluxo sanguíneo e ventilação (ventilação-perfusão)
Hemoglobina leva 99% do O2
Aumento da temperatura corporal e redução do pH leva a menor afinidade do O2 com a hemoglobina
CO2 é transportado em 3 formas:
- CO2 dissolvido (10%)
- CO2 + hemoglobina (20%)
- bicarbonato (HCO3-) (70%)
Highlights Sistema Respiratório
Highlights Sistema Respiratório
Sistema respiratório não é fator limitante em esforço submáximo
Pulmões não são limitadores em indivíduos jovens em alta intensidade.
Hipóxia em esforço representa incapacidade de suprimento de O2
Mudança na ventilação pulmonar está ligada ao aumento da [ ] de H+ no sangue (LV)
Ação dos quimiorreceptores periféricos e centrais de CO2, por da PCO2 e de pH
Fatores que interferem no VO2 são:
conteúdo do O2 fluxo sanguíneo ambiente
RELAÇÃO ENTRE ATIVIDADE FÍSICA & EPOC
20 min 50 min 80 min dif O2
30% VO2max
EPOC
50% VO2max
EPOC
70% VO2max
EPOC
1,0 L
3,7 %
6,1 L
3,4%
3,09 L
5,2 L
4,7 %
1,4 L
2,0 %
10,0 L
6,4 %
3,1 L
7 %
0,83 L
5,7 L
8,9 %
14,6 L
5,9 %
1,0 L
1,0 %
1,89 L
ATIVIDADE FÍSICA AERÓBICA & ANAERÓBICA
& RELAÇÃO COM O EPOC
42 min – 3 séries – 7 exercícios – 10 / 12 repetições
2 minutos repouso – 24 hs de intervalo
60 minutos aeróbico – 70% FCmáx – 24 hs de intervalo
4,7 %
Tempo repouso
Tax
a M
eta
bó
lic
a
Pressões Parciais dos Gases
Ar atm Ar úmido Ar alvéolo Ar expirado
N2 78,6% 74,0% 74,% 74,5%
O2 20,84% 19,67% 13,% 15,%
CO2 0,04% 0,04% 5,3% 3,6%
H2O 0,50% 6,20% 6,2% 6,20%
Highlights Sistema Respiratório As principais alterações no exercício são:
dispnéia
hiperventilação
manobra de valsalva
A regulação ácido-base ocorre por:
tamponamentos químicos ventilação pulmonar
função renal
BICARBONATO 18,0 buffer extra celular / CO2
HEMOGLOBINA 8,0
PROTEÍNAS 1,7
FOSFATOS 0,3 músculo e rim
mili-equivalentesCostill, 1994
Sistema Tampão Ácido-Base
Sistema Tampão Constituintes Ações
Bicarbonato Bicarbonato Sódio Ácido forte-fraco
(NaHCO3)
Ácido Carbônico Base forte-fraca
(H2CO3)
Fosfato Fosfato de Sódio Ácido forte-fraco
(Na2HPO4-)
2-3 DPG (difosfatoglicerol) - anaeróbico
Proteínas COO- íons H+
NH3 íons H+
Sistema Tampão Ácido-Base
BICARBONATO
HCl + NaHCO3 NaCl + H2CO3 H+ + HCO3-
ACIDOSE
CO2 + H2O H+ + HCO3-
ALCALOSE
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
Aumento da ventilação pulmonar produz exalação adicional de CO2, levando da PCO2 do sangue e [ ] de H+ ( pH)
No início do exercício submáximo a ventilação rapidamente, até valor estável. A PO2 e PCO2 são mantidas constantes
Exercício prolongado ambiente quente/úmido a ventilação aumenta pelo da temperatura corporal
Exercício progressivo resulta linear da VE até 70% do VO2max.
VE aumenta exponencialmente, chamado de limiar ventilatório
Highlights Sistema Respiratório
Critérios para a Prescrição
Limiar Ventilatórios
Bhambhani, 1985
Intensidade em que é uma mudança de VE
VT1 – mínimo valor alcançado de VE/VO2
VT2 – Mínimo valor alcançado de VE/VCO2
Platô de VO2
RER >1,15
Sistema Respiratório-Controle da Ventilação
Pulmonar
Powers, pg 192
Sistema Respiratório-Controle da Ventilação
Pulmonar
Powers, pg 192
Conceitos & TermosQuociente Respiratório – Relação entre CO2
produzido e consumo de O2
QR = VCO2 / VO2
QR repouso = 0,75 a 0,85
Pulso de Oxigênio – Índice de quantidade de O2
consumido em cada FC.min-1. Indicador da
eficiência
Rep = 4 a 6 mLO2/bpm Esf = 10 a 20 mLO2/bpm
Equivalente Ventilatório – Demanda ventilatória
para determinado VO2 e CO2 . Índice de eficiência
respiratória
Eq = VE/VO2 Eq = VE/CO2Costa, 2000
ERRO PADRÃO EM TESTES AERÓBICOS
HIGHLIGTHS
1 – morte em testes é raro – 1/10.000 testes
2 – morte e morbidade – 4/10.000 testes
ERRO PADRÃO
– 10,0% (H) e 14,0% (M) – teste aeróbico Astrand
-12,0% a 15,0% em testes de corrida
TESTES DIRETO VO2max Estimativa Erro Estimativa Erro Estimativa máximo sub-máximo médio
2 a 3% 5,0% 7,5% 10 - 12,5%
Posição ACSM - Prescrição TreinamentoAptidão Cardiorespiratória e Composição Corporal
The Recommended Quatify and Quality Exercise for Developing and Maintining Cardiorespiratory and
Muscular Fitness, and Flexibility in Healthy Adults - Med Sci Sports Exerc. 30(6): 975-9, 1998
55/65% a 90% FCmax ou
40/50% a 80% VO2 max R
FREQUÊNCIA
TIPO
DURAÇÃO
INTENSIDADE
3 a 5 dias / semana
20 a 60 minutos contínuo ou
acumulado (mínimo 10min)Grandes grupos musculares,
manter ritmo e aeróbica
Incremento do VO2
VO2 máximo
DC máximo df a-v O2
Pós - carga
x
Volume ejeção Capilar e
mitocôndria
Fluxo sangue
muscular
Ativ simpáticaPré - carga
Fatores Relacionados VE
Volume de Ejeção
Volume diastólico final(pré – carga)
Contrabilidade
Resistência periférica total(pós – carga)
Volume Plasmático
Volume VentricularTempo enchimento e
do retorno venoso
Relação entre FC e %VO2 - Esforço
%VO2 = (FC esforço – FC repouso)(FC máxima – FC repouso)
Exemplo: FC max = 200 FC rep = 60 FC esforço = 170
% VO2 = 170 – 60200 - 60 % VO2 = 110
140% VO2 = 0,78
% VO2 = 78%
Fatores que Contribuem para o EPOC
EPOC
Ressíntese de ATP e Pcr
Ciclo de Cori lactato/glicogênio
Oxidação de lactato
Restauração dos estoques de O2 nos músculos
Aumento da temperatura corporal
Atividade hormonal elevada - catecolaminas
Aumento FC e ventilação
Fukubay, Y. e col. Clinical Physiology, 20:165, 2000.
Excesso de consumo de O2 pós-exercício (EPOC)
McArdle, Katch & Katch, 1996
• Causas:
-ressíntese de ATP e CP- ressíntese de lactato (Ciclo de Cori) - restauração de O2
- efeito termogênico:- elevação temperatura corporal- hormônios
- alteração função fisiológica:- cardiovascular- pulmonar - muscular
Prescrição do Exercício
1- Orientação geral para atividade física
2- Determinar intensidade absoluta
3- Percepção subjetiva de esforço
4- Frequência cardíaca
5- % FC reserva ou FCmáx
6- % VO2máx
7- % lactato ou limiar ventilatório
PRINCÍPIOS DO TREINAMENTO FÍSICO
Princípio da conscientização
Princípio da individualidade biológica
Princípio da adaptação
Princípio da sobrecarga
Princípio da especificidade
Princípio da continuidade ou reversibilidade
Princípio da manutenção
Princípio da Transferência
Princípio da treinabilidade
Volume (variável quantitativa)
Quilometragem Percorrida
Número de Repetições
Duração do Treino
Número de Séries
Número de exercícios
Intensidade (variável qualitativa)
Quilagem utilizada
Velocidade
Ritmo
Amplitude dos Movimentos
Redução dos Intervalos
Freqüência Cardíaca
CARACTERIZAÇÃO DA SOBRECARGA