permuta gasosa
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ESCOLA DE EDUCAÇÃO FÍSICA DO EXÉRCITO SEÇÃO GINO-DESPORTIVA Subseção de Treinamento Físico-desportivo FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Cap Keese Sgt Jeferson UD III Ass 2 O sistema respiratório OBJETIVOS • • • • • • Identificar os processos que compõem a respiração; Descrever os fenômenos químicos mais importantes para a regulação nervosa e os fenômenos mecânicos da respiração; Identificar os índices funcionais do sistema respiratório; Descrever as duas formas de transporte de O2 e CO2; Identificar os diferentes percentuais de saturação de oxiemoglobina; Identificar as modificações respiratórias durante o esforço. SUMÁRIO 1. Introdução 2. Componentes do sistema respiratório 3. Mecânica ventilatória 4. Permuta Gasosa 5. Transporte dos gases 6. Índices respiratórios 7. Doenças respiratórias 8.Conclusão ÓRGÃOS COMPONENTES • VIAS AÉREAS Nariz: Entrada do ar Boca: Entrada do ar Faringe: Porção condutiva do sistema ventilatório Laringe: Porção condutiva do sistema ventilatório Traquéia: Responsável pelo ajuste à temperatura corporal, filtragem e umedecimento do ar Brônquios: Condutores primários que conduzem o ar para dentro dos pulmões Bronquíolos: Conduzem o ar por um caminho tortuoso e estreito até os ductos alveolares Alvéolos: Ramos terminais do trato respiratório PULMÕES MECÂNICA VENTILATÓRIA Função: Extrair e fornecer O2 do meio externo e permutar por quantidades quase iguais de CO2. COMO ? Ventilação: Processo mecânico de mobilização do ar para dentro e fora dos pulmões. Difusão: Movimento aleatório das moléculas (O2 e CO2 ) de uma área de concentração elevada para uma área de menor concentração. Mecânica Respiratório Leva o ar para dentro e para fora dos pulmões Região onde ocorre a troca de gases MECÂNICA RESPIRATÓRIA • Zona Condutora dos Pulmões: – • Boca, vias nasais, traquéia, brônquios e bronquíolos. Zona Respiratória do Pulmão: – – – Bronquíolos respiratórios, dutos alveolares e alvéolos. Locais de trocas gasosas ou RESPIRAÇÃO Maiores volumes de gás do pulmão Mecânica Respiratória Definição: Processo de trocas gasosas •Gases do ar: N, O2, CO2 Divide-se em duas partes: • Respiração Externa Sangue dos Capilares Pulmonares (pulmões) Ar dos alvéolos Respiração Interna (tecidos sistêmicos) Sangue dos capilares da circulação Sistêmica MECÂNICA VENTILATÓRIA PULMÕES - Finalidade: Permuta gasosa – Transferem O2 do ar para o sangue venoso e transferem CO2 desse sangue para os alvéolos e daí para o ar ambiente. Processos: Ventilação Difusão Alvéolos: Local onde ocorre a passagem de O2 para o sangue e de CO2 para o ar a ser exalado. Difusão dos gases através da interface A-CP é regulada pela pressão parcial Pressão mais alta pressão mais baixa MECÂNICA DA VENTILAÇÃO • As variações no tamanho ou volume da caixa torácica em virtude da contração e do relaxamento dos músculos respiratórios resultam em modificações na pressão intrapulmonar. ZONA CONDUTORA Nariz e/ou Boca Traquéia Brônquios Bronquíolos Espaço Morto Anatômico (não participa da troca de gases) ZONA TRANSICIONAL ou RESPIRATÓRIA Bronquíolos Respiratórios Ductos alveolares Alvéolos VENTILAÇÃO PULMONAR DUAS FASES: INSPIRAÇÃO: Pulmões se expandem devido a contração dos músculos da inspiração reduzindo a pressão interna. • • EXPIRAÇÃO: Contração dos músculos da expiração forçando a redução do volume pulmonar, aumentando a pressão. MECÂNICA VENTILATÓRIA INSPIRAÇÃO • NORMAL (Em repouso) – DIAFRAGMA • • • – • Intercostais externos EXERCÍCIO – – • Contribui com até 3/4 do Volume Corrente (VC) Contração: Aumenta a cavidade torácica Diminui a pressão intrapulmonar menor que a pressão atmosférica Escalenos Esternocleidomastóideo TÉRMINO DA INSPIRAÇÃO – – Cessa a expansão da cavidade torácica Pressão intrapulmonar igual à pressão atmosférica MECÂNICA VENTILATÓRIA MECÂNICA VENTILATÓRIA EXPIRAÇÃO • PASSIVA (Repouso e exercício leve) – – • Relaxamento do diafragma intercostais externos e dos Reduz o tamanho da cavidade torácica e comprimem o gás alveolar, forçando o ar para fora do sistema respiratório. ATIVA (Durante o exercício) – Intercostais internos – Músculos abdominais** MECÂNICA VENTILATÓRIA PI = PA PI < PA PI > PA Pressão Intrapulmonar (PI) Pressão Atmosférica (PA) MECÂNICA VENTILATÓRIA MECÂNICA VENTILATÓRIA MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS Músculos Respiratórios (MR): a Força e endurance dos MR podem ser aumentadas durante o exercício Responsáveis pela menor resposta ventilatória de alguns atletas Volumes pulmonares maiores MECÂNICA VENTILATÓRIA TROCA DE GASES : • Transporte de O2 e CO2 – Quatro processos: • Ventilação pulmonar (respiração) • Difusão pulmonar • Transporte de O2 e CO2 • Troca capilar de gases PERMUTA GASOSA DIFUSÃO Movimento aleatório das moléculas. O2 CO2 Gases: área de concentração mais alta para mais baixa PERMUTA GASOSA Difusão • • A troca gasosa no Sist. Resp. refere-se à difusão de O2 e CO2 nos pulmões e nos tecidos periféricos. O2 é transferido....... – • Gás alveolar => sangue dos capilares do pulmão => tecidos (onde se difunde do sangue dos capilares sistêmicos para as células). (Alvéolo) CO2 é levado....... – Dos tecidos => sangue venoso => sangue dos capilares Pressões Parciais O2 e CO2 Taxa de Difusão de Gás Para um gás se difundir de uma região para outra, deve haver uma diferença em sua pressão parcial. • • Se existir uma diferença, então o gás irá se mover até que exista uma mesma distribuição do Gás (Equilíbrio). PRESSÃO PARCIAL DOS GASES EM UM LÍQUIDO (Sangue) • • Três fases ocorrem quando o líquido é exposto a uma mistura gasosa: – 1º) INICIAL: PO2 = 0 – 2º) INTEMEDIÁRIA: PO2 = 50% – 3º) FINAL: Equilíbrio completado Isto explica como ocorre a permuta em nível alvéolo-capilar (pulmões) e tecido-capilar GRADIENTES DE PO2 E PCO2 PERMUTA GASOSA PERMUTA GASOSA Respiração Externa Sangue dos Capilares Pulmonares x Ar dos alvéolos • • • Fluído surfactante: Reduz a tensão alveolar deixando mais fácil a inflação dos alveólos. Essa troca ocorre pela difusão através de um meio FLUIDO de algumas membranas Sucesso: – – Características dos gases para a difusão em um meio aquoso Natureza da difusão média dentro do pulmão PERMUTA GASOSA Respiração Interna PERMUTA GASOSA Alveolar =>(PERMUTA GASOSA DIFUSÃO) Tensão de O2 Pulmões > Tensão de O2 Sangue ------------------------------Tensão de CO2 Sangue > PERMUTA GASOSA Respiração Interna • Troca de gases ao nível tecidual capilar , ocorre pela difusão. SANGUE DOS CAPILARES TECIDUAIS (O2) x FIBRAS MUSCULARES (CO2) • Durante o exercício aumenta a capacidade difusora, graças a um aumento no número de capilares teciduais. FATORES QUE AFETAM A PERMUTA GASOSA • Gradiente de pressão • Comprimento da via difusora • Número de hemácias e a concentração de hemoglobina • Área superficial disponível para a difusão CAPACIDADE DIFUSORA DURANTE O EXERCÍCIO Maior em pessoas treinadas. A CAPACIDADE DIFUSORA DE MARATONISTAS EM REPOUSO É QUASE TÃO ALTA QUANTO AQUELA DE HOMENS DESTREINADOS DURANTE UM EXERCÍCIO MÁXIMO. TRANSPORTE DOS GASES • • • Hematócrito: Parte do sangue constituída de células sangüíneas e elementos figurados. – Normal: 40 a 45% (H) e 35 a 40% (M) – Anemia: 24% Modifica-se em função da idade Durante o exercício: Hemoconcentração – redução no conteúdo plasmático que pode elevar de 5 a 10% a concentração de hemoglobina. Transporte de O2 e CO2 no Sangue • Tipos de transporte de Gás à Periferia – – – • Dissolvido no sangue (como gás) O2 combinado à HEMOGLOBINA (99%) CO2 transformado em bicarbonato (HCO3-) Hemoglobina (Hb) e o transporte de O2 – – – Poder de transporte (Fe): 4 moléculas de O2 Oxiemoglobina (HbO2) Local da combinação: capilares alveolares Transporte de O2 no Músculo • Mioglobina – – – PTN encontrada nos músculos, principalmente Fibras tipo I. Move o O2 da membrana celular muscular para as mitocôndrias Maior afinidade com o O2 que a Hb TRANSPORTE DOS GASES TRANSPORTE DOS GASES Transporte de O2 • O2 Dissolvido no plasma – Não participa de qualquer reação química carrreado em solução física • Carreado na hemoglobina – Forma a oxiemoglobina (HbO2): Aumenta a capacidade de carrear oxigênio no sangue em cerca de 65 vezes. TRANSPORTE DOS GASES Transporte de O2 Hemoglobina (Ferro + PTN) A quantidade de O2 transportada pela Hb aumenta rapidamente até PO2 = 40-50mmHg, depois lentamente até platô (90-100mmHg) Capacidade de O2 1g de Hb combina-se com 1,39mlO2 Sangue possui cerca de 15g Hb/100ml Capacidade de O2 no sangue = 20,8ml O2/100ml SATURAÇÃO DE O2 (% de HbO2) SATURAÇÃO PERCENTUAL DA HEMOGLOBINA (%SO2) Quantidade de O2 realmente combinada à Hb (conteúdo) em relação à quantidade máxima fixadora de O2 (capacidade). Capacidade total de O2 da Hb • • • • 1,34 ml de O2 / g de Hb Capacidade O2 de Hb = concentração de Hb x 1,34 15g de Hb em cada 100ml de sangue Capacidade O2 Hb = 15 x 1,34 = 20,1 ml de O2/ 100ml SATURAÇÃO PERCENTUAL DA HEMOGLOBINA (%SO2) Dissociação da Oxiemoglobina, PaO2 reduzida em determinadas PO2 Ø Efeito do aumento da temperatura sanguínea Ø Redução do pH Ø Aumento da PCO2 no sangue Ø Aumento 2,3 Difosfoglicerato (2,3 DPG) SATURAÇÃO PERCENTUAL DA HEMOGLOBINA (%SO2) Homens : 16g Hb em cada 100 ml Mulheres: 14g Hb em cada 100ml Durante o exercício: Aumento de 5 a 10% Hb • • Diretamente relacionado transportar oxigênio. com a capacidade de EFEITOS DO TREINAMENTO: – Aumento no volume sangüíneo: 400 a 500ml – Ocorre logo no início do treinamento – Após três dias de treino já foram constatados aumentos de até 12% (Green et al) DIFERENÇA ARTERIOVENOSA (dif. a – vO2) • Diferença de saturação entre o sangue venoso e arterial • Representa a quantidade de oxigênio “extraída” pelos tecidos Repouso Aeróbico Intenso • • O sangue descarrega mais O2 nos músculos ativos (PO2 músc. < PO2 sangue arterial). dif. a-vO2: – – Aumento da extração de O2 do sangue arterial pelos músculos ativos Redução do conteúdo de O2 no sangue venoso. DIFERENÇA ARTERIOVENOSA • Diferença média entre o conteúdo de O2 do sangue arterial e venoso misto – Repouso : 5 ml/ 100ml – Exercício moderado: 15 a 17 ml/ 100ml – Exercício intenso: 18 a 19 ml/ 100ml TRANSPORTE DE CO2 NO SANGUE • • 5% dissolvido no sangue arterial e venoso : na forma física 95% combinação química – – ácido carbônico e íon bicarbonato CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3tampões compostos carbamino CO2 + Hb HbCO2 Hb + proteínas TRANSPORTE DE CO2 NO SANGUE OXÍMETRO DE PULSO OXIMETRIA: Aparelho capaz de calcular a saturação de oxigenação arterial. Capaz de detectar uma função pulmonar inadequada, indicada por hipoxemia induzida pelo exercício. Volumes Pulmonares e Capacidades • Capacidade vital (CV) – • Volume residual (VR) – • Ar remanescente nos pulmões após uma expiração máxima Capacidade pulmonar total (CPT) – • Quantidade máxima de ar que pode ser expirado seguindo uma inspiração máxima Soma de CV e VR Medidos pela espirometria ÍNDICES RESPIRATÓRIOS Definição VC VRI VRE VPR Repouso (ml) Volume inspirado/ 400-600 expirado por incursão respiratória Inspiração máxima no final 3100 da inspiração corrente Expiração máxima no final 1200 da expiração corrente Volume nos pulmões 1200 após expiração máxima ÍNDICES RESPIRATÓRIOS Definição CPT CV CI Repouso Volume nos pulmões 6000 ml após inspiração máxima Volume máximo expirado após inspiração 4800 ml máxima Volume máximo inspirado após expiração 3600 ml corrente ÍNDICES RESPIRATÓRIOS Durante o exercício AUMENTAM VC CI POUCA VARIAÇÃO VR CPT CV DIMINUEM VRI VRE ÍNDICES RESPIRATÓRIOS VOLUME CORRENTE (VC) VOLUME RESERVA INSPIRATÓRIO (VRI) VOLUME RESERVA EXPIRATÓRIO (VRE) VOLUME PULMONAR RESIDUAL (VPR) CAPACIDADE PULMONAR TOTAL (CPT) CAPACIDADE VITAL (CV) CAPACIDADE INSPIRATÓRIA (CI) Espirômetro de Fole Função principal: Medir a capacidade vital, quando o indivíduo expira o mais forte e mais rápido possível dentro de um vitalógrafo. • O volume pode ser mensurado para um registrador mecânico quanto a um elétrico em computador. • PNEUMOTACÔMETRO Calcula os volumes pulmonares, medindo o fluxo de ar inspirado e expirado. Ø Baseado na diferença de pressão do ar que está entrando contra uma resistência gerada por uma tela, e a pressão do outro lado da resistência. Ø VÁLVULA DE DANIEL • • Teste de Função Pulmonar Válvula unidirecional e tem como objetivo coletar o ar e analisálo para fração de gás expirado e volume VÁLVULA DE DANIEL • Precisa de um período de familiarização pelo desconforto e por causar hiperventilação. ESPIRÔMETROS ÍNDICES RESPIRATÓRIOS Efeitos do Treinamento Treinamento de endurance exerce pouco ou nenhum efeito sobre os índices respiratórios. • • Mulheres: Valores 20% inferiores ao dos homens. ÍNDICES RESPIRATÓRIOS Efeitos do Treinamento Nadadores: Aumento da Capacidade Vital • Os músculos inspiratórios são fortalecidos, pois trabalham contra a resistência adicional do peso da água que comprime o tórax. VENTILAÇÃO MINUTO • • Quantidade de ar que inspiramos expiramos em um minuto. VE (vol. exp.); VC (vol. corrente) – • VE = VC x f Valores Típicos de Repouso: * VE = 6 e 15 L/min * VC = 400 a 600 ml * f (freqüência respiratória)= 10 a 25/ min e VENTILAÇÃO E EXERCÍCIO • Aumento diretamente proporcional aos aumentos no VO2 e no VCO2. • Antes do Exercício: Pequeno aumento devido à estimulação “voluntária” proveniente do córtex cerebral. VENTILAÇÃO E EXERCÍCIO Durante o Exercício: Há um aumento muito rápido logo no início. - Exercício submáximo: Elevação mais lenta até o steadystate -Exercício máximo: VE continua aumentando até o final do exercício 1) Pode aumentar até 27 vezes o valor de repouso: 2) Volume Corrente: aumenta até 65% da CV • Recuperação: Cai bruscamente, e depois lentamente, até os valores de repouso VENTILAÇÃO ALVEOLAR (VA) ESPAÇO MORTO ANATÔMICO • VA - Porção de ar fresco que chega aos alvéolos – ajuda na oxigenação e na remoção de CO2. VA = (VC - EM) x (f :min) • Volume de ar que é inspirado e permanece nas vias aéreas, não participando das trocas gasosas - ESPAÇO MORTO (VM) LIMIAR VENTILATÓRIO • Pode ser determinado por métodos não invasivos: • Ventilação minuto (VE) • Equivalente ventilatório do Oxigênio VE/VO2. • Equivalente ventilatório do Dióxido de carbono VE/VO2. • • Primeiro aumento na relação VE/VO2 sem que ocorra aumento do VE/VCO2 Aumento abrupto Acidose sanguínea ASMA E EXERCÍCIO Definição: Desordem obstrutiva do pulmão. Características: • • • • Obstrução das vias aéreas que pode ser reversível com tratamento. Inflamação dos tecidos ao redor da traquéia. Resposta aumentada das vias aéreas a uma variedade de estímulos. FATORES QUE ESTIMULAM: Encontram-se alguns alergénios, como o pólen, os ácaros presentes no pó da casa, pêlo dos animais, etc. Também pode ser despoletada pelo fumo, o ar frio, o exercício físico, o stress e a ansiedade. BRONCOCONSTRIÇÃO BRONCOCONSTRIÇÃO INDUZIDA PELO EXERCÍCIO(BIE) Asma verdadeira Ø Ø Ø Irritação do revestimento dos brônquios por alterações na umidade e na temperatura. Indivíduos susceptíveis a asma e a BIE não devem evitar participação ao exercício desde que sejam tomados os seguintes cuidados: Inalação de broncodilatador, uso de corticóides, exercícios em ambiente quente e úmido. TABAGISMO • • • Resulta em uma maior resistência das vias aéreas. Durante o exercício intenso o custo de oxigênio nos fumantes é duas vezes maior que os não fumantes. Redução do desempenho durante um exercício intenso, aumento do metabolismo anaeróbico , fadiga precoce. TABAGISMO Fator principal que contribui com baixo desempenho num exercício intenso: Ø Grande afinidade que o CO(monóxido de carbono) tem com Hemoglobina – 210 vezes maior que o Oxigênio. TIRAS NASAIS Aumentar a abertura nasal e assim diminuir a resistência ao fluxo de ar durante a respiração. • TIRAS NASAIS Quanto maior for a intensidade do exercício, tanto maior será a contribuição da respiração oral para a respiração total. Conseqüentemente, o uso de tiras nasais é pouco produtivo, devido à menor contribuição da ventilação nasal com o aumento da intensidade do exercício. Portanto, pouco adianta a utilização de tiras nasais para quem deseja aumentar seu rendimento aeróbio. O ideal é melhorar seu condicionamento cardiorespiratório, adaptando seu corpo a responder melhor aos estímulos provocados pelo exercício. MISSÃO !!!!! • ÓRGÃOS COMPONENTES • PERMUTA GASOSA • TRANSPORTE DE GASES • ÍNDICES RESPIRATÓRIOS • MECÂNICA VENTILATÓRIA • DOENÇAS
