SISTEMA RESPIRATÓRIO

SISTEMA RESPIRATÓRIO• Músculos respiratórios

• Curva de dissociação da oxi-hemoglobina durante o exercício e a diferença arterio-venosa

• Equilíbrio ácido - básico durante o exercício.

• Estudo da ventilação em exercício de intensidade crescente, e de intensidade constante acima e abaixo do limiar anaeróbico .

• limiar anaeróbico respiratório.

SISTEMA RESPIRATÓRIO

• Levar e permutar o ar atmosférico desde o ambiente externo até os pulmões (ventilação).

• Difundir os gases, levando O2 aos tecidos e removendo CO2 ( perfusão)

PULMÕES E ALVÉOLOS

• PULMÕES– Volume médio

• 4 – 6 litros

– Peso: 1 K

– Se esticado, cobre a metade de uma quadra de basquete.

• Alvéolo– 300 milhões.

– 0,03 de diâmetro

– Unidos a capilares sanguíneo resulta em espessura de 0,3 um

– Pode ocorrer difusão intra – alveolar.

• Poros de Kohn

Permuta: 250 ml de O2 200 ml de CO2

No exercício, 25 vezes mais

Permuta: 250 ml de O2 200 ml de CO2

No exercício, 25 vezes mais

FILTRACÃO E LIMPEZA

• Muco secretado na zona de condução

• Projeções digiformes ( cílios) ascendem o muco até a faringe.– 1 a 2 cm/s

• Macrófagos, nos alvéolos.

• Fumaça de cigarro e outros poluentes impedem ação de limpeza.

MECÂNICA DA RESPIRACÃO• Pulmão flutua na caixa torácica• Circundado por uma camada de líquido pleural.• Estão presos à caixa torácica, mas podem deslizar

livremente.• Pressão alveolar: sem respiração, é igual à do ambiente.• Compliança: Grau de expansão pulmonar para mudança

na pressão transpulmonar.– 1 cm de água = 200 ml de expansão.

• Tensão superficial x surfactante: células epiteliais.– Fosfolipídios, proteínas e íons

(dipalmitoilfosfatidilcolina)

MECÂNICA RESPIRATÓRIA

MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS

• NO REPOUSO– Inspiração

• Diafragma

– Expiração• Retratilidade pulmonar

• NO EXERCÍCIO– Inspiração

• Intercostais esternos, peitorais menores, escalenos, esternocleidomatoideo.

– Expiração• Mm. Parede abdominal

VOLUMES PULMONARES

inspira

tion

expiration

Inspiratory reserve volume

Tidal volumeExpiratory reserve volume

Residual volume

Total lung capacity

Vital capacity

Can’t breathe out all the air in your lungs!

Measured with a spirometer attached to a kymograph plotter (rotating drum)

FEV1 is the forced expiratory volume in one second

Espaço morto x espaço fisiológico

Relação freqüência x profundidade

Limites da Ventilação

Adaptações ao exercício

Ventilação x performance

• A ventilação limita a performance?– Sedentários COR MUSC PUL– Ativos MUSC COR

PUL– Atletas PUL MUSC

COR

Manobra de Valsalva

TRANSPORTE DOS GASES

PERMUTA ALVÉOLO - CAPILAR

• LEI DE FICKO Ritmo de transferência de

gases através de uma lâmina é proporcional à área tecidual, a uma constante de difusão à diferença de pressão dos gases de cada lado da membrana e inversamente proporcional à espessura da membrana.

• A constante de difusão é proporcional à solubilidade do gás e inversamente proporcional à raiz quadrada do peso molecular do gás.

• PM CO2: 44

• PM O2: 32

• CO2 se difunde 20x mais, por ter maior solubilidade.

Permuta alvéolo - capilar

Transporte do O2

• No Plasma– 3 ml / litro de sangue

– Mantém a vida por 4 s.

– Estabelece a PO2

– Determina o carreamento da Hb e a liberação de O2 nos tecidos

• Composto metálico

• 280 milhões de Hb, cada uma com 25 trilhões de hemacias– 4 átomos de ferro

• 197 ml / litro de sangue

• 15 a 16 de Hb / 100ml

• 1,34 ml / Hb

• Na mulher: 5 – 10% menos

Curva de dissociação da Oxihemoglobina

Efeito Bohr

Qualquer aumento na acidez, temperatura e na concentração de dióxido de carbono desvia a curva de dissociação.

• Alteração na estrutura da Hb e menor capacidade de fixar o O2.

O 2,3 difosfoglicerato

• Produzido nas hemacias durante reações de glicolise.

• Se une à Hb e reduz sua capacidade fixadora do O2.

• Maior concentração em mulheres.

• Parece ser maior em atletas anaeróbios.

Mioglobina

• Confere cor avermelhada à fibra.

• Acidez, lactato não interferem na dissociação.

• Em animais, aumenta com o treinamento.

Diferença artério-venosa de oxigênio

TRANSPORTE DO CO2

• No plasma: 5%

• Composto carbamino: 20%

• Bicarbonato: 60 – 80%

EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO

• Ph : Se a quantidade de H+ ultrapassar –OH Ph músculo

– 7,1 ( chega a 6,7 ou menos)

• o      H+ não se difundem livremente  Ph sangue arterial

– 7,4 (tolerável de 6,9 a 7,5, ainda assim por pouco tempo)

Tamponamento

• o Tampões químicos      Bicarbonato 18,0      Hemoglobina 8,0      Proteínas 1,7      Fosfatos 0,3

• Tampões fisiológicos – Ventilação pulmonar     – Tampão renal

Efeito do exercício no tamponamento

• Maior desafio é o aumento do lactato.

• Organismo suporta variação até Ph de 6.8– Náusea, cefaléa,

vertigem, desconforto e dor muscular.

• Lactato = 30 mM

CONTROLE DA VENTILACÃO

• O SNC regula magistralmente a ventilação.– Mesmo no exercício PO2

e PCO2 são pouco alteradas.

• Não e necessário tentar controlar conscientemente a ventilação durante o exercício.

CENTRO RESPIRATÓRIO

• Localizado no bulbo e na ponte– Grupo dorsal

– Grupo ventral

– Centro pneumotoracico

Grupo dorsal respiratório

• No núcleo do trato solitário ( bulbo)– Terminação sensorial do vago e glossofaríngeo

• Emite potencial de ação inspiratório– Sinais em rampa –cessa por 3 seg.– Sinais se repetem por toda vida.– Ritmo respiratório básico.

• Transmite sinais para a área inspiratória– Controla o ponto de desligamento da rampa

inspiratória

• Com sinais fortes, a inspiração dura 5 seg.

• Com sinais fracos tempo inspiratório aumenta.– O efeito é secundário

Centro pneumotorácico

Grupo ventral

• Não atua na respiração de repouso.

• Quando o impulso inspiratório fica forte, transborda para a região ventral.

• Uns neurônios estimulam a inspiração e outros a expiração.

• Receptores de estiramento nas paredes dos brônquios e bronquíolos – nervo vago – grupo respiratório dorsal.– Desligam a rampa inspiratória.– Aumentam a freqüência respiratória.

Reflexo de Hering - Breuer

CONTROLE QUÍMICO

• Excesso de CO2 e H+ estimulam o centro respiratório.

• O2 não tem efeito significativo.– Atua nos quimioceptores periféricos da carótida

e aorta.

• Atuam na área quimiossensitiva.• Responde melhor ao H+, mas este não atravessa a

barreira entre o sangue e o liquido cefalorraquidiano.

• Logo, o CO2 acaba atuando mais eficazmente, embora de efeito indireto.– Combinado com água, formando acido carbônico

– Se dissocia em H+ e bicarbonato. H+ do liquido corporal tem potente efeito.

Controle pelo CO2 e H+

Controle dos quimioceptores periféricos

• Localizados em varias áreas do cérebro– Em maior parte na carótida– N. de Hering, glossofaringeo, área dorsal.

• Monitoram especialmente a PO2• Corpos quimioceptores possuem uma

vascularização especial.– Recebem 20x O2 em relação a seu peso.

• Atuam quando a PO2 cai a valores baixos.• CO2 e H+ também estimulam, mas muito pouco.

Hiperventilação e apnéia

• Necessidade de respirar ocorre 40” após prender-se a respiração.

• Na hiperventilação, PCO2 cai para 15 mmHG.

• Se a PO2 cair antes de a PCO2 subir a 46 mmHG, pode ocorrer síncope.

• Estímulos químicos ou outros mecanismos isolados não explicam a hiperpnéia.– CO2 e O2.– Acidez e PCO2

• PO2 sofre discreto aumento– Aumenta permuta alvéolo – capilar.

• No exercício máximo anaeróbio, PCO2 venosa aumenta, mas a alveolar se mantém.– A hiperventilação resultante reduz PCO2 a 25 mmHg.

• Estabilidade é compensada pelos quimioceptores através da detecção no ciclo respiratório.

Regulação durante o exercício

Regulação durante o exercício

Controle não - químico• Alterações antes e imediatamente após

exercício sugere fatores não-químicos.– Influência cortical

• Neurônios no bulbo – alteração antes e no início.

– Influência periférica.• Articulações, tendões...• Grandes reduções logo após exercício.• Movimentos passivos e oclusão sanguínea promove

aumento ventilatório.

– Temperatura• Pouco efeito

Ação integrada• Fase I – aumento rápido

– Comando central

– Músculos ativos

• Fase II – Exponencial mais lenta.– 20” após início

– Comando central

– Retroalimentação.

– Neurônios respiratórios

• Fase III – Estabilidade– Mecanismos com valores

estáveis

– Sintonia fina por quimioceptores

Ação integradaRecuperação• Fase rápida

– Retirada do comando central.

– Retirada do influxo sensorial.

• Fase lenta– Diminuição gradual da

atividade do CR.

– Normalização metabolica, térmica e química.

Exercício em intensidade constante

• Ventilação aumenta linearmente com o VO2 e produção de CO2.– Até aproximadamente 70% do VO2 max.

• Relação de 20 – 25 litros / litro de O2.• Aumenta no início pelo incremento do volume

corrente.– À medida que aumenta a intensidade, a freqüência

respiratória passa e desempenhar papel importante.• Tempo de trânsito do sangue continua longo.

– Apesar da maior velocidade de passagem do sangue, tempo para a aeração continua suficiente.

Exercício em intensidade constante

Equivalente respiratório• VE / VO2• Adultos jovens

– 25 /1 até 55% do VO2 max.

• Crianças– 32 / 1

• Modalidade de exercício– Menor na natação que na corrida.

• Restrição ventilatória da natação.

• Pode limitar permita gasosa nas velocidades máximas.

Exercício de intensidade crescente

• Perda de linearidade entre ventilação e consumo de O2.

• Equivalente respiratório pode chegar a 35 – 40 litros / litro de O2 consumido.– O ponto de interesse é momento em que a

ventilação aumenta de maneira desproporcional ao consumo de O2.

Exercício de intensidade crescente

• O que provoca este aumento na ventilação?– Aumenta da atividade

glicolítica.

– Aumento na concentração de H+

– Produção adicional de CO2 para tamponamento do lactato.

• H+ + H2CO3 H20 + CO2

Equivalente respiratório

• Relação entre volume de ar ventilado e O2 consumido

• Diferente de limiar ventilatório.

• Determina ponto de limiar anaeróbio.

• Não devidamente validado.

Relação ventilação x lactato

OBLA e desempenho

• Desempenho depende de– VO2 max.

– OBLA.

• Desempenho é melhor previsto pelo OBLA.

Diferenças raciais• Africanos apresentam

melhor performance mesmo com VO2 max. Semelhante.– Mais enzimas oxidativas – Menor concentração

plasmática de lactato.– Economia mecânica na

corrida.– Limiar de lactato a um

maior percentual do VO2 max.

– Wetson (2000), apud McArdle, 2003.

Mensuração do limiar de lactato

• Objetivos– Indicador do estado de treinamento;– Previsão de desempenho de endurance.– Determinação da intensidade de treinamento.

A prática cotidiana doLimiar anaeróbio respiratório

• O que mede– Aumento desproporcional da ventilação.– Aumento desproporcional da produção do CO2– Aumento desproporcional da relação VE / VO2– Aumento desproporcional da relação VE / FC– Aumento desproporcional

A prática cotidiana doLimiar anaeróbio respiratório

• Custo da aparelhagem• U$ 10.000 a 20.000

– As células para análise de gás são extremamente caras;– São fabricados para várias funções clínicas

• Requerem calibração constante.– Feita só por pessoal especializado.

• Alternativa– Espirômetros se análise de gases

• Limiar ventilatório.

A prática cotidiana doLimiar anaeróbio respiratório

• Testes indiretos– Conconni– Weltman– Percepção de esforço.

A prática cotidiana doLimiar anaeróbio respiratório

• O LAn como melhor variável de avaliação e prescrição.– Dados correntes de prescrição da intensidade do

exercício são generalistas.• 50 – 85% do VO2 max

• Para atletas e doentes isto pode ser crítico.

– Poucos protocolos medem o VO2 max na natação.