estudo_patil

ESTUDO DIRIGIDO – FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO - CARDIOVASCULAR
INFORMAÇÕES BÁSICAS
As respostas cardiovasculares durante o exercício dinâmico são examinadas em quatro homens (30 anos de idade, 70 Kg de
peso) com limitações e adaptações específicas. Os indivíduos são diferentes no que refere à inervação para seus corações e vasos
sanguíneos, à massa muscular disponível para o exercício e à eficiência do retorno venoso. A narrativa que se segue irá descrever as
características específicas de cada indivíduo.
Indivíduo com Quadriplegia
O indivíduo com quadriplegia tem uma lesão espinhal transversa no nível C7-C8, resultando na perda do controle simpático e
motor abaixo do nível da lesão. Entretanto, a inervação parassimpática para o coração é mantida. Este indivíduo é limitado a realizar
exercício com o braço (cicloergômetro p/ braço), o que influencia diretamente a carga máxima de trabalho, o retorno venoso e a
função cardiovascular.
Indivíduo com Transplante Cardíaco
O indivíduo com transplante cardíaco pode ser diretamente contrastado com o indivíduo com quadriplegia. O coração doado
é livre de toda inervação simpática e parassimpática. Entretanto, ao contrário do indivíduo com quadriplegia, este indivíduo possui
função motora completa: utiliza completamente a bomba muscular venosa e, pode assim, utilizar-se do mecanismo FRANKSTARLING e exercitar-se em uma carga de trabalho muito mais elevada.
Indivíduo Sedentário
O indivíduo sedentário não possui nenhuma limitação significativa. Este indivíduo, é claro, possui inervação completa para o
coração e circulação e possui, desta maneira, respostas cardiovasculares diferentes daquelas dos indivíduos com quadriplegia e
coração transplantado.
Indivíduo Treinado Aerobiamente
O atleta possui adaptações anatômicas associadas ao treinamento físico: maiores volume de ejeção, débito cardíaco e
consumo de oxigênio durante o exercício, sem qualquer alteração na frequência cardíaca máxima. Além disso, possui frequência
cardíaca de repouso mais baixa e volume de ejeção de repouso mais elevado. Estas adaptações anatômicas e autonômicas fazem com
que este indivíduo esteja especificamente adaptado para realizar exercício, enquanto mantém sua homeostase.
O Exercício
Frequência Cardíaca (FC)
A Figura 1 apresenta a relação entre a FC e o aumento da intensidade do exercício, expressa através do consumo de oxigênio
necessário para realizar o trabalho (VO2). A FC está sob influência do sistema nervoso autônomo: diminuições na atividade cardíaca
parassimpática eferente e/ou aumentos na atividade cardíaca simpática eferente aumentam a FC. No início do exercício, existe uma
ativação simultânea, mediada centralmente, pelo centro cardiovascular e motor, causando um rápido aumento inicial na FC, devido à
retirada da atividade parassimpática eferente. Uma vez que a FC alcança aproximadamente 100 bpm, há um aumento posterior na FC
devido à ativação da atividade cardíaca simpática eferente. Indivíduos com transplante de coração e com quadriplegia, não possuem
inervação simpática para o coração, entretanto, o indivíduo com quadriplegia possui inervação cardíaca parassimpática.
1
Questões
1) Compare a resposta da FC ao exercício nos indivíduos com quadriplegia e coração transplantado. Como a ausência da inervação
cardíaca parassimpática afeta a resposta da FC ao exercício?
2) Compare a resposta da FC máxima ao exercício nos indivíduos com quadriplegia e transplante de coração. O que contribui para a
similariedade na FC máxima?
3) Que fatores contribuem para o aumento na FC nos indivíduos com quadriplegia e transplante de coração?
4) Compare a resposta da FC ao exercício no indivíduo com transplante de coração com o indivíduo sedentário. Como a ausência da
inervação cardíaca afeta a resposta da FC ao exercício?
5) Compare a FC de repouso, a inclinação da curva de aumento da FC e a FC máxima do indivíduo sedentário com o indivíduo
treinado. Quais são as diferenças? O que contribui para estas diferenças?
Volume de Ejeção (VE)
A Figura 2 apresenta a resposta do VE ao aumento da intensidade de trabalho para os quatro indivíduos. O VE é uma função
do retorno venoso, da atividade cardíaca simpática eferente, das catecolaminas circulantes e da resistência periférica (pós-carga).
Durante o exercício, o retorno venoso aumenta devido ao aumento da atividade da bomba muscular venosa e da venoconstrição
simpática. Consequentemente, o volume diastólico final aumenta e causa uma contração sistólica ventricular mais forte, de acordo com
a lei de FRANK-STARLING. Durante o exercício, a atividade cardíaca simpática eferente também aumenta. O VE aumenta durante o
exercício, alcançando o máximo por volta de 40-45% do consumo de oxigênio máximo no exercício (VO2max). Finalmente, o VE pode
também aumentar ligeiramente devido ao efeito das catecolaminas circulantes, ativando os receptores B1 adrenérgicos no miocárdio e
produzindo venoconstrição. Durante o exercício, a resistência periférica aumenta, o que pode ser observado pela pressão arterial
média, impondo um aumento no trabalho cardíaco para um determinado VE.
Questões
6) Compare a resposta do VE nos indivíduos com quadriplegia e transplante de coração. Qual a diferença, e o que concorre para esta
diferença?
2
7) Compare a resposta do VE do indivíduo sedentário com a do indivíduo com transplante de coração. O que contribui para a
similariedade no VE?
8) Compare as respostas do VE nos indivíduos sedentário e no treinado. Qual a diferença, e o que contribui para esta diferença?
Débito Cardíaco (Q)
A Figura 4 apresenta a resposta do Q ao exercício nos quatro indivíduos. O aumento no Q é devido ao aumento no VE e na
FC.
3
Questões
9) Compare as respostas do Q ao exercício nos indivíduos com quadriplegia e transplante de coração. Qual a diferença, e o que
contribui para esta diferença?
10) Compare as respostas do Q ao exercício no indivíduo sedentário com o indivíduo com transplante de coração. Qual a diferença, e
o que contribui para esta diferença?
11) Compare as respostas do Q nos indivíduos sedentário e treinado. Qual a diferença e o que contribui para esta diferença?
Calculando o Consumo de Oxigênio: O Princípio de Fick
Há uma estreita correlação entre o débito cardíaco (Q) e consumo de oxigênio, a tal ponto que o VO2 pode ser calculado a
partir do Q e da diferença artério-venosa, como proposto por Fick (1870).
O princípio de Fick (Adolph Fick, 1870) pode ser escrito:
VO2 = Q . (a-v)O2
no qual VO2 é o consumo de oxigênio, Q é o débito cardíaco e (a-v)O2 é a diferença artério-venosa para o oxigênio. Esta equação é
utilizada para calcular o Q ou fluxo sanguíneo para qualquer órgão. Pode também ser utilizado para calcular o consumo de oxigênio de
todo o organismo ou de qualquer órgão, uma vez que se conheçam a taxa do fluxo e o conteúdo de oxigênio das amostras sanguíneas.
Desta maneira, o oxigênio consumido pelo organismo é determinado, medindo-se o Q e o conteúdo de oxigênio da mistura de sangue
venoso e arterial. A saturação de oxigênio do sangue arterial com uma PAO2 de 100 mm Hg é de aproximadamente 98%, ao passo que
a da mistura sanguínea venosa com uma PVO2 de 40 mm Hg é de aproximadamente 75%. Um grama de hemoglobina (Hb) pode
combinar com 1,34-1,36 ml de oxigênio. Uma vez que o sangue normal possui aproximadamente 15 g Hb/100 ml, a capacidade de
oxigênio do sangue arterial é de cerca de 20,8 ml oxigênio/100 ml de sangue, e a capacidade de oxigênio do sangue venoso é de cerca
de 15,6 ml oxigênio/100 ml de sangue. Desta maneira, o oxigênio consumido pelo organismo é o produto do Q, pela diferença de
concentração artério-venosa de oxigênio.
4
Diferença Artério-venosa de Oxigênio
A Figura 6 apresenta a relação existente entre a diferença artério-venosa de oxigênio e o aumento na intensidade de trabalho.
No repouso, o consumo de oxigênio é de cerca de 250 ml de oxigênio/min. A diferença artério (20,8 ml/100 ml)-venosa(15,0
ml/100ml) de oxigênio é portanto de aproximadamente 5 ml de oxigênio/100 ml de sangue. À medida que a intensidade de trabalho
aumenta, o consumo de oxigênio aumenta. Os aumentos necessários no consumo de oxigênio são alcançados aumentando-se o Q
(ofertando mais oxigênio) e extraindo-se mais oxigênio do sangue arterial (aumentando a diferença artério-venosa de oxigênio). A
extração de oxigênio aumenta de maneira mais lenta do que o Q. A diferença artério-venosa de oxigênio máxima é comparável nos
quatro indivíduos (cerca de 16-18 ml/100 ml sangue). Devido às necessidades de oxigênio para os músculos aumentarem durante o
exercício, a extração de oxigênio na circulação para os músculos ativos é quase que completa no exercício máximo.
Questões
12) Compare a resposta da diferença artério-venosa de oxigênio entre os indivíduos quadriplégico e transplantado e entre os
indivíduos transplantado e sedentário.
13) O que contribui para a diferença na resposta da diferença artério-venosa de oxigênio ao exercício, nos indivíduos treinado e
sedentário?
14) O que contribui para a diferença no consumo máximo de oxigênio nos indivíduos treinado e sedentário?
Consumo de Oxigênio do Miocárdio
A Figura 7 apresenta a relação entre a diferença artério-venosa de oxigênio na circulação coronária e o aumento na
intensidade de trabalho.
O consumo de oxigênio de todo o coração pode ser determinado usando-se a equação de Fick. O conteúdo de oxigênio do
sangue venoso drenando o coração é baixo em relação ao dos outros órgãos, levando a uma grande diferença artério-venosa de
5
oxigênio, mesmo sob condições de repouso. Embora a extração de oxigênio do miocárdio aumente durante o exercício intenso, esta
reserva é bastante pequena.
Questão
15) Compare a resposta da diferença artério-venosa de oxigênio ao exercício, nas circulações sistêmica e coronária (Figuras 6 e 7).
Como as necessidades aumentadas de oxigênio do miocárdio são atendidas durante o exercício?
Pressão Sanguínea Sistólica (PAS)
A Figura 8 apresenta a relação entre a PAS e os aumentos na intensidade de trabalho para os quatro indivíduos. A PAS é a
pressão gerada pela sístole ventricular. A PAS é uma função da força de contração do miocárdio, do VE do ventrículo, da
complacência das paredes dos vasos e da pressão sanguínea diastólica. Assumindo-se que a complacência das paredes dos vasos
sanguíneos é similar nos quatro indivíduos, o VE é então o principal determinante da PAS. Diferenças na taxa de ejeção e na pressão
sanguínea diastólica, também contribuem para a diferença da resposta da PAS ao exercício nos quatro indivíduos.
Questões
16) Compare a resposta da PAS ao exercício, nos indivíduos com quadriplegia e transplante cardíaco. Qual a diferença e o que
concorre para esta diferença?
17) Por que a resposta da PAS no indivíduo transplantado é menor do que no indivíduo sedentário?
18) Compare a resposta da PAS ao exercício, nos indivíduos treinado e sedentário. Como e por quê eles são diferentes?
Pressão Sanguínea Diastólica (PAD)
A Figura 9 apresenta a resposta da PAD ao exercício, nos quatro indivíduos. A PAD é a pressão exercida pelo volume de
sangue que permanece nas artérias após o esvaziamento dos ventrículos. O volume de sangue arterial é o resultado do balanço entre o
fluxo sanguíneo do coração para as artérias e a saída de sangue das artérias através dos vasos de resistência. Desta forma, a PAD é
6
uma função da pressão sistólica precedente, do volume de sangue ejetado, da frequência cardíaca e da resistência vascular periférica.
Aumentos na frequência cardíaca aumentam o influxo de sangue nas grandes artérias e reduzem o tempo de passagem do sangue para
os vasos de resistência, aumentando assim a PAD. Um aumento na resistência vascular periférica também causa uma diminuição no
fluxo de saída de sangue das grandes artérias para os vasos de resistência, o que resulta em um aumento na PAD. Normalmente a PAD
permanece a mesma ou altera-se apenas moderadamente durante o exercício, pois embora haja um aumento da frequência cardíaca, da
força de contração e do VE, há uma diminuição da resistência vascular periférica.
Questões
19) Explique a resposta da PAD ao exercício, nos indivíduos treinado e sedentário.
20) O que significa o aumento da PAD com o exercício?
Resposta da Pressão Arterial Média (PAM)
A pressão de pulso é a diferença entre a PAS e a menor pressão nas artérias ao final da sístole.
A PAm é a média da pressão ao longo do ciclo cardíaco. Uma vez que a sístole é menor do que a diástole, então a pressão
média ligeiramente menor do que a metade dos valores entre as pressões sistólica e diastólica. Isto é frequentemente descrito como a
7
pressão de perfusão ou pressão necessária para manter um fluxo sanguíneo adequado para os tecidos. Para fins práticos, é calculada
através da seguinte fórmula:
PAM = PAD + 1/3 PP
na qual, PAm é a pressão arterial média, PAD é a pressão diastólica e a pressão de pulso (PP) é igual a PAS menos a PAD.
Questão
21) Usando as Figuras 8 e 9, calcule a resposta da PAM durante o exercício para os quatro indivíduos. Plote estes resultados na Figura
10. Compare a resposta da PAm ao exercício nos indivíduos treinado e sedentário.
8