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A fisiologia da regulação respiratória: uma partida de futebol na altitude

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Seu time de coração está prestes a jogar uma partida de futebol durante uma competição internacional. A partida ocorrerá em La Paz, capital da Bolívia, em uma altitude de 3.640 metros, e a delegação decide viajar dias antes para a cidade, com receio do impacto da altitude sobre o rendimento físico de seus jogadores. Partindo desse contexto, vamos abordar os aspectos mais importantes da regulação respiratória.

A forma de obtenção de energia do organismo consiste na respiração celular, o qual é um processo complexo que envolve eventos químicos que resultam na conversão de substratos do metabolismo em ATP. Este processo depende da captação do oxigênio do meio ambiente e da remoção do dióxido de carbono. A ventilação pulmonar é a forma de adquirirmos esse oxigênio para troca gasosa. Assim, o pulmão realiza tal ventilação como processo de entrada e saída de ar.

Entretanto, os pulmões não agem de maneira independente. Existem centros que ordenam e regulam a renovação de ar mediante as necessidades momentâneas. O Sistema Nervoso Central (SNC) apresenta centros respiratório que se localizam bilateralmente no bulbo e na ponte do tronco cerebral. Esses centros se dividem em agrupamentos de neurônios que são responsáveis por ações específicas, sendo eles: o Grupo Dorsal, que é responsável pela inspiração; o Grupo Ventral, responsável pela expiração; o Centro Pneumotáxico, regulador da frequência e da amplitude respiratória, e o Centro Apnêustico que tem por função interromper o estímulo inspiratório, atuando e modulando o Pneumotáxico.

Portanto, para acompanhar a intensidade do exercício físico, exemplificado na partida de futebol, há basicamente aumento da frequência respiratória, de forma que haja mais incursões por minuto e, aumento de volume corrente no pulmão para suprir a demanda elevada de O2 pelo organismo. Esse mecanismo de ajuste inclui diversas aferências para os centros respiratórios ditos anteriormente, inclusive provenientes do sistema de quimiorreceptores periféricos que detectam as variações das pressões parciais dos gases no sangue. Com isso, haverá hiperventilação como resposta ao exercício físico.

A respeito de como a altitude modifica a fisiologia respiratória, tem-se que atmosfera da terra contém alguns gases circulantes, que exercem pressão sobre a superfície terrestre. Essa pressão é alterada de acordo com a altitude do local. Quanto maior for a distância da superfície da terra, menor será a pressão atmosférica exercida sobre o corpo. A pressão barométrica ao nível do mar é de 760mmHg, e a pressão parcial de O2 nessa altitude é de 159,2 mmHg. Contudo, quanto maior a altitude, menor a pressão. No ponto mais alto do monte Everest, numa altitude de 8.848 metros, por exemplo, a pressão barométrica atinge o valor de 250 mmHg e a pressão parcial de O2 aproximadamente 51mmHg. A pressão barométrica não tem valor constante pelo fato de sofrer alterações de acordo com a época do ano, clima e local especifico onde é realizada a mensuração. Mesmo com todas as alterações de pressão barométrica, o percentual de O2 presente no ar segue inalterado, tanto ao nível do mar, como no ponto de altitude.

Durante a atividade física, a intensidade do uso de O2 e de formação de CO2 é frequentemente elevada a 20 vezes da taxa basal, exigindo aumentos proporcionais da ventilação pulmonar. Em altitude elevada, soma-se ainda o efeito do ar rarefeito, o qual contribui para a redução da pressão parcial de O2 no sangue. Devido a necessidade de adaptação rápida, principalmente em altitude elevada, os quimiorreceptores localizados nos corpos carotídeos e aórticos transmitem os sinais instantaneamente aos centros superiores. Assim, o organismo aumenta o número de incursões respiratórias para minimizar os efeitos da hipóxia.

Como dito, a dificuldade do processo respiratório em grandes altitudes se deve também ao fato de a troca gasosa estar com gradiente de pressão menor do que quando comparado ao nível do mar, ao qual o organismo está adaptado. O gradiente de pressão antes visto como 64 mmHg ao nível do mar sofre uma redução e pode alcançar o valor de apenas 20 mmHg em uma altitude maior. Como a transferência de O2 do sangue para os tecidos depende desse gradiente, pode ocorrer uma deficiência nas trocas gasosas, o que poderá acarretar em fadiga precoce por prejuízo na oxigenação tecidual.

A complicação quando se fala em altitude é o mal agudo da montanha (MAM). O surgimento dos sintomas aparecem entre 4 e 8 horas depois da exposição inicial a altitude e estão diretamente relacionados ao quanto se está acima do nível do mar. A subida rápida sem um período de aclimatação adequado seria o ponto principal do surgimento do MAM. Como sintomas, os indivíduos podem sentir cefaleia, náuseas, anorexia, insônia e dispneia; entretanto, dificilmente levará a óbito.

As recomendações para minimizar o surgimento do MAM são: ascensão lenta para melhor aclimatação, bem como evitar esforços extenuantes na fase de inicio da aclimatação, hidratação com pelo menos 3 litros de líquidos por dia, e refeições leves.

 

Referências bibliográficas:

HALL, J. Guyton & Hall – Tratado de fisiologia médica. 13. ed. Jackson, Missisipi: Elsevier, 2017. 1176 p.

MAGALHÃES, J.; DUARTE, J.; ASCENSÃO, A. O desafio da altitude. Uma perspectiva fisiológica. Revista Portuguesa de Ciências do Desporto, v. 2, n. 4, p. 81-91, 2002.

TARABORELLI, M.; CARNEVALI, L.C.; LIMA, W.P. Alterações cardiorrespiratórias decorrentes do treinamento em grande altitudes. Revista Corpoconsciência. v. 14, n. 2, p. 06-19, 2010.

 

Questões:

1) (PUC-RJ-2001) A respiração é a troca de gases do organismo com o ambiente. Nela o ar entra e sai dos pulmões graças à contração do diafragma. Considere as seguintes etapas do processo respiratório no homem:

I. Durante a inspiração, o diafragma se contrai e desce aumentando o volume da caixa toráxica.

II. Quando a pressão interna na caixa toráxica diminui e se torna menor que a pressão do ar atmosférico, o ar penetra nos pulmões.

III. Durante a expiração, o volume toráxico aumenta, e a pressão interna se torna menor que a pressão do ar atmosférico.

IV. Quando o diafragma relaxa, ele reduz o volume toráxico e empurra o ar usado para fora dos pulmões. Assinale as opções corretas:

a) I e II.

b) II, III e IV.

c) I, II e III.

d) I, II e IV.

e) Todas.

 

2) (FGV – SP-2007) Suponha a seguinte situação: o preparador físico de um time brasileiro de futebol propôs uma nova estratégia para treinamento de seus atletas. Os jogadores realizariam exercícios físicos respirando através de equipamento que simulava condições de baixa pressão atmosférica. Este treinamento deveria preceder, em semanas, as viagens para os jogos que iriam se realizar em cidades de alta altitude, como La Paz, na Bolívia. Segundo o preparador físico da equipe, este treinamento poderia melhorar a condição física do atleta quando dos jogos. Questionado sobre o por quê desse treinamento, o preparador físico explicou que:

I. Para o ar penetrar no tubo respiratório e chegar aos pulmões, é necessário haver uma diferença entre a pressão atmosférica e a pressão existente na cavidade torácica. Quanto menor a diferença, menor a quantidade de ar que chega aos pulmões.

II. Em cidades de alta altitude, como La Paz, a pressão atmosférica é menor que a pressão existente na cavidade torácica, o que impede a captação de ar pelos pulmões.

III. O treinamento fortaleceria a musculatura intercostal e o diafragma dos atletas, permitindo que pudessem inspirar mesmo sob as condições de baixa pressão atmosférica das cidades onde os jogos se realizariam.

IV. Para que o oxigênio atmosférico chegue aos tecidos do corpo, é necessário que se ligue às proteínas da superfície da membrana das hemácias, o que ocorre nos alvéolos pulmonares.

V. O treinamento estimularia o organismo a aumentar a produção de hemácias. O atleta submetido a esse treinamento, ao chegar a cidades de alta altitude, já teria um aumento na concentração de hemácias, facilitando a captação do pouco oxigênio presente nos alvéolos pulmonares.

São corretas as afirmações

a) I e V, apenas.

b) II e III, apenas.

c) I, III e V, apenas.

d) I, II, III e IV, apenas.

e) I, II, III , IV e V.

 

3) São maneiras de se evitar o MAM, exceto:

a) aumentar a ingestão de liquidos.

b) subir vagarosamente.

c) aumentar a ingestão de sal.

d) evitar atividades físicas nos primeiros dias na altitude.

e) fazer uso de oxigênio durante a subida