o mergulho e suas implicações fisiológicas no corpo

O MERGULHO E SUAS IMPLICAÇÕES FISIOLÓGICAS
NO CORPO HUMANO
Clécio Danilo Dias da Silva*
1 BREVE APRESENTAÇÃO
Este Material visa explicar os fenómenos fisiológicos relacionados com a
atividade do mergulho, dando ênfase aos sistemas circulatório e respiratório, visto que,
esses dois sistemas são os mais afetados pelo ambiente subaquático de forma mais
direta e visível do que os outros sistemas do corpo humano.
2 SISTEMA CIRCULATORIO
O Sistema Circulatório transporta nutrientes e oxigénio do sistema respiratório e
digestivo para os diversos tecidos do corpo e carrega de volta excedentes e dióxido de
carbono para eliminação. Todas as células do nosso corpo utilizam o oxigénio para
converterem energia química em diversos tipos de energia necessária para a vida.
Alguns tecidos, mesmo privados de oxigénio, conseguem “suspender” a sua atividade
durante várias horas e permanecerem vivos. Por outro lado existem outros que morrem
rapidamente sem oxigénio. O cérebro é exemplo destes últimos, morre ao fim de poucos
minutos sem oxigénio.
2.1 O SANGUE
O Sangue é formado por vários componentes, destinados a diferentes funções.
Plasma é o líquido que transporta os nutrientes, químicos e outros do sangue. O plasma
é também responsável por transportar gases dissolvidos incluindo o dióxido de carbono
e o azoto. Glóbulos Vermelhos (eritrócitos) transportam a maioria do oxigénio
necessário aos tecidos do corpo via Hemoglobina, uma proteína que facilmente se liga e
desliga com o oxigénio.
Sem hemoglobina, o sangue teria de circular entre 15 a 20 vezes mais rápido
para fornecer o oxigénio suficiente ao corpo. Os glóbulos vermelhos formam
aproximadamente 45% do sangue. Quando o sangue atinge os tecidos, a hemoglobina
liberta o oxigénio, ficando livre para carregar dióxido de carbono até aos pulmões de
forma a este ser eliminado. Esta troca de gases dá-se devido à diferença de pressão
parciais dos mesmos.
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* Possui graduação em Ciências Biológicas Licenciatura pelo Centro Universitário FACEX –
UNIFACEX (2015). Atualmente é discente do Programa de Pós-Graduação stricto sensu em Ensino de
Ciências Naturais e Matemática pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, e do
Programa de Pós-Graduação lato sensu em Ensino de Ciências Naturais pelo Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - IFRN.
2.2 O SISTEMA CARDIOVASCULAR
O coração, artérias, veias e capilares formam o Sistema Cardiovascular. De uma
forma simples, o coração bombeia o sangue que viaja pelas artérias até atingir os tecidos
do corpo. As artérias por sua vez dividem-se em pequenos capilares, local onde os
tecidos e o sangue efetuam a troca gases e de matéria. As veias que transportam o
sangue de volta até ao sistema respiratório e coração, recomeçando este ciclo
novamente.
O Coração humano é composto essencialmente por quatro câmaras, que
funcionam como “bombas” orgânicas, compostas por músculo e divididas
longitudinalmente (Figura 1). As câmaras superiores, chamadas de Átrios recebem o
sangue que se dirige para o coração e bombeia-o para os Ventrículos, as câmaras
inferiores.
Figura 1 – Anatomia do coração (Google, 2016).
2.3 PRESSÃO ARTERIAL E PULSAÇÃO
A cada batida do coração, o sangue é bombeado para as artérias, criando a pulsação
e a pressão arterial. A frequência da Pulsação representa o número de batidas do
coração por unidade de tempo, que em média é de 60 a 80 batidas por minuto num
adulto. Pressão Arterial é a força com que o coração bate e a pressão que este origina.
3 SISTEMA RESPIRATÓRIO
O Sistema Respiratório funciona com o sistema circulatório fornecendo ao sangue um
ambiente apropriado para as trocas gasosas. O sistema respiratório traz oxigénio para o
corpo e liberta dióxido de carbono do mesmo. Ele também transporta azoto para dentro
e fora do corpo, o que é particularmente relevante para o mergulho.
3.1 ESTRUTURA E FUNÇÃO
A respiração começa quando o cérebro detecta um aumento de dióxido de
carbono e uma diminuição de oxigénio no corpo. O reflexo respiratório está localizado
no cérebro, estimulando a respiração quando o nível de dióxido de carbono atinge um
determinado valor. Se o nível de oxigénio for reduzido, mas o nível de dióxido de
carbono aceitável, a respiração pode não ser estimulada.
O ciclo de respiração inicia-se com o ar a entrar pela boca ou nariz, passando
pela epiglote até à traqueia. A Epiglote funciona como uma válvula entre a traqueia e o
esófago (que conduz ao estômago) para prevenir a inspiração de alimentos e líquidos. A
traqueia divide-se em brônquios esquerdo e direito, até atingir finalmente os pulmões.
Os Pulmões são normalmente comparados a dois balões, mas na realidade são
mais parecidos com duas grandes esponjas, protegidas pelas costelas (Figura 2). No
interior dos pulmões, os brônquios dividem-se passagens de ar mais pequenas com o
nome de bronquíolos, terminando nos alvéolos pulmonares. Os Alvéolos Pulmonares
não são mais do que pequenos sacos de ar rodeados por capilares, onde as trocas
gasosas com o sangue ocorrem.
Figura 2 – Anatomia do Pulmão (Google, 2016)
Os sistemas, respiratório e circulatório, apenas utilizam 10% do oxigénio
disponível em cada respiração, sendo esta a razão pela qual a respiração boca-a-boca
funciona, uma vez que o ar expirado ainda contém 90%, da percentagem inicial
(aproximadamente 21% no ar), de oxigénio, sendo suficiente para manter a vida.
A frequência respiratória dependa da produção de dióxido de carbono pelo
corpo. Em repouso a média de respirações é de 10/20 vezes por minuto, por outro lado
em esforço esta frequência pode disparar para valores bastante mais elevados.
Capacidade Vital é o volume máximo que pode ser inspirado após uma expiração total e
o Volume Residual é a quantidade de ar deixado nos pulmões após uma expiração total.
4 RESPOSTAS DO SISTEMA RESPIRATÓRIO E CIRCULATÓRIO NO
MERGULHO
As secções anteriores reviram o funcionamento normal de dois dos sistemas
mais importantes no nosso corpo, o respiratório e o circulatório. A partir daqui iremos
abordar as respostas destes dois sistemas quando submersos e a respirar ar comprimido.
4.1 RESPIRAÇÃO COM EQUIPAMENTO DE MERGULHO
A respiração com equipamento de mergulho, quer seja um simples snorkel ou
um regulador, influencia o sistema respiratório e circulatório, aumentando o nível de
dióxido de carbono, com o aumento de espaços de ar morto (ar que não foi renovado), e
a resistência de inspiração e expiração. Outra influência é a redução do volume dos
pulmões em cerca de 15% a 20% do seu volume à superfície, causado pela pressão da
água, comprimindo o tórax.
Com o aumento dos espaços de ar morto e com a redução do volume dos pulmões, o ar
morto atinge uma percentagem considerável em cada respiração, aumentando o nível de
dióxido de carbono nos alvéolos pulmonares correspondentemente. Este aumento de
dióxido de carbono aumenta um consequente aumento de dióxido de carbono no fluxo
sanguíneo, contudo sem diminuir substancialmente os níveis de oxigénio. Como o
estímulo respiratório é mais sensível ao nível de dióxido de carbono, o mergulhador terá
a tendência a respirar mais frequentemente e/ou mais profundamente do que o faria à
superfície.
Quando o mergulhador utiliza um sistema de mergulho autónomo e respira ar à
pressão ambiente, necessita de uma adaptação devido à densidade do ar quando
respirado a pressões superiores. Quando o ar circula por passagens lisas, este pode
circular sem interrupção, movendo-se como uma coluna contínua. Por outro lado, em
passagens que não sejam lisas, como equipamento de mergulho, traqueia e brônquios, o
fluxo de ar torna-se turbulento através da fricção entre o ar e as paredes do respectivo
canal. Este fenómeno origina que o ar no centro do canal circule mais depressa que nos
extremos, originando uma maior resistência. Esta resistência tem a vantagem de
aumentar um pouco a pressão dentro dos bronquíolos e dos alvéolos, ajudando a que
eles não entrem em colapso durante a expiração. Contudo esta resistência causa mais
problemas do que vantagens. O rápido movimento do ar, a maior densidade do ar a as
passagens mais irregulares, mais energia tem de ser consumida para superar esta
resistência.
4.2 APNEIA
Durante um mergulho em apneia (sustentação da respiração), o corpo responde
de forma a garantir a sobrevivência durante a pausa da respiração. Durante a apneia, o
sistema circulatório mantém o oxigénio guardado nos pulmões, músculos e sangue para
satisfazer as necessidades dos tecidos. Sem a ventilação, o dióxido de carbono acumulase no sistema circulatório, causando o estímulo para respirar. Este estímulo sentido pelo
mergulhador no início é fraco, aumentando progressivamente até o mergulhador atingir
a superfície para respirar.
Uma resposta involuntária à apneia é a Bradicardia, diminuindo o ritmo
cardíaco. Ações voluntárias podem aumentar o tempo de apneia, como o relaxamento
do mergulhador. Movimentos lentos e eficazes reduzem o consumo de oxigénio e a
produção de dióxido de carbono. Outra ação pode ser a hiperventilação, 3 ou 4
respirações profundas e rápidas antes da apneia, origina uma eliminação considerável de
dióxido de carbono do corpo do mergulhador, retardando o reflexo respiratório.
5 PROBLEMAS DOS SISTEMAS CIRCULATÓRIO E RESPIRATÓRIO NO
MERGULHO
Até o momento, explicamos o funcionamento correto dos sistemas circulatório e
respiratório durante o mergulho. Contudo podem ocorrer dificuldades com o
equipamento, falhas nas respostas voluntárias às alterações de pressão ou simplesmente
ignorância do mergulhador em relação ao comportamento do corpo durante o mergulho.
5.1 REFLEXO BARORECEPTOR
O sangue chega ao cérebro através das artérias carótidas, que ficam localizadas
uma em cada lado do pescoço. Os baroreceptores controlam a pressão do sangue nestas
artérias e envia impulsos para o cérebro para controlar o coração. Quando um desses
receptores detecta altas pressões, ele estimula o cérebro de forma a abrandar o ritmo
cardíaco, até a pressão baixar.
Se um mergulhador vestir um fato ou outro equipamento que aperte o pescoço,
pode fazer com que os baroreceptores detectem altas pressões e estimular a redução do
ritmo cardíaco. Como a pressão não vai baixar com essa redução de ritmo, o coração vai
baixar o seu ritmo cada vez mais, podendo levar o mergulhador a perder a consciência.
5.2 HIPERCAPNIA
Hipercapnia, ou excesso de dióxido de carbono, pode ter origem em causas
diversas. Normalmente a hipercapnia ocorre no mergulhador quando este não respira
lenta e profundamente, resultando numa proporção elevada de dióxido de carbono no ar
respirado devido às quantidades de ar morto respirado. Os níveis elevados de dióxido de
carbono nos alvéolos pulmonares e no fluxo sanguíneo causam dores de cabeça,
confusão e respiração acelerada. Níveis extremos de dióxido de carbono podem levar à
perda de consciência do mergulhador. Caso o mergulhador realize trabalho físico
durante o mergulho, os músculos podem produzir dióxido de carbono mais rápido do
que o organismo pode eliminar. Outra razão que pode levar à hipercapnia, é a
sustentação de respiração com o objetivo de prolongar o ar contido na garrafa.
5.3 HIPOCAPNIA
Como já foi referido anteriormente, o reflexo respiratório que regula a respiração é
principalmente baseado nos níveis de dióxido de carbono presentes no corpo, a
insuficiência de dióxido de carbono pode causar problemas fisiológicos. Hipocapnia, ou
insuficiência de dióxido de carbono, geralmente segue-se a uma hiperventilação
excessiva.
O sintoma inicial da hipocapnia é uma ligeira dor de cabeça durante a
hiperventilação podendo ser em seguida de desmaio. Contudo, a hipocapnia durante um
mergulho em apneia pode levar a um desmaio de superfície (shallow-water blackout)
sem quaisquer sintoma. Durante um mergulho em que este fenómeno acontece, o
dióxido de carbono não se acumula o suficiente para estimular a respiração, antes que os
tecidos consumam o oxigénio disponível no corpo, causando a Hipoxia, insuficiência de
oxigénio que rapidamente deteriora os tecidos.