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Marina de Paiva Lemos Fisiologia geral e do exercício Catalogação elaborada pelo Setor de Referência da Biblioteca Central Uniube Lemos, Marina de Paiva. L544f Fisiologia geral e do exercício / Marina de Paiva Lemos. – Uberaba: Universidade de Uberaba, 2021. 130 p. : il. p&b. Programa de Educação a Distância – Universidade de Uberaba. Inclui bibliografia. ISBN 1. Exercícios físicos – Aspectos fisiológicos. 2. Exercícios físicos. 3. Fisiologia do exercício. I. Universidade de Uberaba. Programa de Educação a Distância. II. Título. CDD 612.044 © 2021 by Universidade de Uberaba Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Universidade de Uberaba. Universidade de Uberaba Reitor Marcelo Palmério Pró-Reitor de Educação a Distância Fernando Cesar Marra e Silva Coordenação de Graduação a Distância Sílvia Denise dos Santos Bisinotto Coordenação de Produção de Materiais Erileine F. Rodrigues Carotenudo Editoração e Arte Produção de Materiais Didáticos-Uniube Editoração Márcia Regina Pires Raul Sérgio Reis Rezende Revisão textual Erlane Silva Nunes Diagramação Andrezza de Cássia Santos Ilustrações Getty Images Projeto da capa Agência Experimental Portfólio Edição Universidade de Uberaba Av. Nenê Sabino, 1801 – Bairro Universitário Marina de Paiva Lemos Mestra em Educação Física, pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM), com a linha de pesquisa em “Exercício Físico, Ajustes e Adaptações Neuromusculares, Cardiorrespiratórias e Endócrino- metabólica”. Especialista em Fisiologia do Exercício Aplicada à Promoção da Saúde e do Esporte pela Universidade Federal de São Paulo (Unifesp). Graduada em Educação Física pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM. É membro do Laboratório de Fisiologia Comparativa e Experimental do Exercício (LAFICEE) e dos grupos de pesquisa Biodinâmica do Desempenho (UFTM) e de Fisiologia do Exercício na Saúde e no Desempenho Humano (UNIUBE). É docente da Universidade de Uberaba (UNIUBE). Sobre a autora Sumário Apresentação .......................................................................................... Capítulo 1 Conceitos e contextos da Fisiologia do Exercício ...............1 1.1 Definições conceituais de atividade física, exercício físico e treinamento físico ...3 1.1.1 Definição de atividade física e exercício físico ..............................................5 1.1.2 Atividade física e saúde .................................................................................7 1.1.3 Comportamento sedentário .........................................................................12 1.2 Considerações finais..............................................................................................14 Capitulo 2 Sistema de controle ............................................................19 2.1 Sistema de controle biológico ................................................................................21 2.1.1 Funções dos sistemas de controle e seus componentes ...........................25 2.1.2 Exemplo de sistema de controle biológico ..................................................28 2.1.3 Exercício físico e sistema de controle biológico ..........................................31 2.2 Considerações finais..............................................................................................31 Capítulo 3 Metabolismo e exercício físico .........................................33 3.1 Substratos energéticos ..........................................................................................35 3.1.1 Estimativa de utilização de substratos .........................................................38 3.1.2 Fatores que influenciam na seleção do substrato .......................................39 3.2 Bioenergética .........................................................................................................40 3.2.1 Vias energéticas anaeróbias ........................................................................40 3.2.2 Via energética aeróbia .................................................................................43 3.3 Considerações finais..............................................................................................46 Capítulo 4 Sistema neuromuscular ...................................................49 4.1 Sistema nervoso ....................................................................................................51 4.1.1 Sistema nervoso autônomo .........................................................................53 4.1.2 Sistema somático .........................................................................................55 4.2 Sistema neuromuscular .........................................................................................56 4.2.1 Contração muscular .....................................................................................57 4.2.2 Fibras musculares .......................................................................................58 4.2.3 Ações musculares ........................................................................................59 4.3 Considerações finais..............................................................................................61 Capítulo 5 Termorregulação ................................................................63 5.1 Temperatura ...........................................................................................................65 5.1.1 Formas de troca de calor ............................................................................67 5.1.2 Efeitos fisiológicos para controle da temperatura .......................................70 5.2 Controle hídrico ......................................................................................................73 5.3 Considerações finais..............................................................................................75 Capítulo 6 Exercícios em ambientes extremos ...................................77 6.1 Ambientes extremos ..............................................................................................78 6.1.1 Termorregulação ..........................................................................................79 6.1.2 Altitude ..........................................................................................................83 6.1.3 Poluição do ar ..............................................................................................86 6.2 Considerações finais..............................................................................................87 Capítulo 7 Sistema cardiorrespiratório ................................................89 7.1 Sistema cardiorrespiratório ....................................................................................91 7.1.1 Sistema respiratório .....................................................................................92 7.1.2 Fisiologia do sistema respiratório e exercício ..............................................96 7.1.3 Sistema cardiovascular ................................................................................96 7.1.4 Sistema cardiovascular e exercício ...........................................................102 7.2 Considerações finais............................................................................................104 Capítulo 8 Sistema hormonal ...........................................................107 8.1 Sistema neuroendócrino ......................................................................................108 8.1.1 Glândulas e hormônios ..............................................................................109 8.2 Considerações finais............................................................................................117(Figura 6) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Figura 6 – Produção aeróbia de ATP seguindo os três estágios: formação de acetil-coA, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 44 UNIUBE Como o ponto inicial da via oxidativa é a formação da molécula de acetil- CoA, devemos entender como essa molécula pode ser formada, certo?! A molécula de acetil-CoA pode ser formada pela degradação dos três macronutrientes (gordura, proteína e carboidratos). Assim que a molécula é formada, a via passa para o segundo estágio: ciclo de Krebs. A função principal do ciclo é remover os hidrogênios, essa remoção se dá através de agentes transportadores de elétrons denominados Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD) e Flavina Adenina Dinucleotídeo (FAD) (Figura 7). É possível notar na imagem a seguir que, durante o ciclo, é formada apenas uma molécula de ATP. Figura 7 – Ciclo de Krebs e seus agentes transportadores de elétrons NAD e FAD Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. UNIUBE 45 Conforme mencionado anteriormente, a função do ciclo é remover hidrogênios. Essa função é importante pelo fato de que esses hidrogênios serão depositados no terceiro estágio da via oxidativa que é a cadeia transportadora de elétrons. A produção aeróbia de ATP se dá em virtude de um mecanismo que usa a energia proveniente dos transportadores de hidrogênio reduzidos (NADH e FADH). Esses hidrogênios são depositados e passam por uma sequência de transportadores de elétrons denominados de citocromos. Diante dessa passagem pelos citocromos, há liberação de energia para refosforilar o ADP e formar o ATP. A produção final total de ATP nessa via é de 32. Você deve estar se perguntando onde o oxigênio participa da via oxidativa. O oxigênio é o aceptor final de hidrogênio no final da cadeia transportadora de elétrons, formando água e não deixando acumular hidrogênios na matriz mitocondrial (POWERS; HOWLEY, 2014). Por fim, vale ressaltar que todas as vias energéticas são concomitantemente acionadas pelo exercício, com variação do substrato energético e é priorizada uma dada via metabólica de acordo com o tipo, duração e intensidade do exercício físico. A relação entre alimentação e exercício físico não é uma novidade. Basta pesquisarmos, brevemente, na internet e encontramos vários textos acerca dessa temática. Mas, agora, você sabe porque isso acontece, não é mesmo? Sendo assim, convidamos você para ler o artigo “Carboidratos e gordura: combustíveis do corpo durante prática de exercício”, de Turíbio Barros, disponível no site “Eu Atleta”. Com certeza, agora você fará leituras como essas, de forma muito mais crítica e acurada! Para ler o texto, acesse: PESQUISANDO NA WEB 46 UNIUBE http://globoesporte.globo.com/eu-atleta/saude/noticia/2013/09/carboidratos- e-gordura-combustiveis-do-corpo-durante-pratica-de-exercicios.html A partir da leitura da reportagem supracitada, podemos relembrar os principais substratos utilizados durante a prática de atividade física, sendo eles a gordura e o carboidrato. Por outro lado, a reportagem ainda revela que a dependência dos macronutrientes são provenientes da intensidade do esforço. Para atividades realizadas com baixa intensidade, o substrato empregado é a gordura. Por outro lado, para atividades com intensidade elevada, a fonte utilizada é o carboidrato predominantemente. Esteja aberto para outras leituras, também! Considerações finais3.3 Podemos concluir que, para que exista a produção de energia biológica, é necessária a ingestão diária de macronutrientes (carboidratos, gordura e proteínas). Além disso, a utilização desses substratos durante o exercício é dependente da intensidade e duração do exercício. Por fim, o corpo humano possui vias energéticas anaeróbias (alática e lática) e aeróbias para produção de energia. Resumo • O metabolismo é definido como o total de reações que ocorrem nas células. Por outro lado, bioenergética refere-se às reações químicas de transferência de energia dos macronutrientes em ATP. • Enzimas são proteínas que regulam a velocidade com que as reações ocorrem. A atividade enzimática é influenciada pela temperatura e pH. UNIUBE 47 • Gordura, carboidrato e proteína são macronutrientes que fornecem a energia necessária para atividade celular em repouso e durante a prática de exercício físico. • O carboidrato é armazenado no músculo e no fígado na forma de um polissacarídeo denominado glicogênio. • A gordura é armazenada no tecido subcutâneo na forma de triglicerídeo e é usada como fonte de energia na forma de ácidos graxos. • A utilização de substratos, durante o exercício, é influenciada pela duração, intensidade e reservas. • Metabolismo anaeróbio se refere à produção de energia (ATP) sem a presença de oxigênio, por outro lado, a produção de ATP com o uso de oxigênio é denominada de metabolismo aeróbio. • Existem três vias energéticas, sendo duas anaeróbias (sistema ATP- CP e glicólise anaeróbia) e uma aeróbia (oxidativa). • A fosforilação oxidativa ocorre na mitocôndria e é dividida em três estágios: formação da molécula de acetil-CoA; ciclo de Krebs; cadeia respiratória. Referências ANDRADE, Priscila de Mattos Machado; RIBEIRO, Beatriz Gonçalves; CARMO, Maria das Graças Tavares do. Papel dos lipídios no metabolismo durante o esforço. Metabólica, v. 8, n. 2, p. 80-88, 2006. BARROS, Turíbio. “Carboidratos e gordura: combustíveis do corpo durante prática de exercício”. Eu Atleta. 2013. Disponível em: http://globoesporte.globo.com/eu-atleta/ saude/noticia/2013/09/carboidratos-e-gordura-combustiveis-do-corpo-durante-pratica- de-exercicios.html. Acesso em: 23 mar. 2021. CERMAK, Naomi M.; VAN LOON, Luc J. C. The use of carbohydrates during exercise as an ergogenic aid. Sports Medicine, [s.l.], v. 43, n. 11, p. 1139-1155, 12 jul. 2013. COYLE, E. F. Substrate utilization during exercise in active people. The American Journal Of Clinical Nutrition, [s.l.], v. 61, n. 4, p. S968-S979, 1 abr. 1995. FOX, Stuart Ira. Fisiologia humana. 7. ed. Barueri: Manole, 2007. 48 UNIUBE KENNEY, W. Larry; WILMORE, Jack H.; COSTILL, David L. Fisiologia do Esporte e do Exercício. 5 ed. Barueri: Manole, 2013. MACEDO, Denise Vaz; LAZARIM, Fernanda Lorenzi; SILVA, Fernando Oliveira Catanho da; TESSUTI, Lucas Samuel; HOHL, Rodrigo. Is lactate production related to muscular fatigue? A pedagogical proposition using empirical facts. Advances In Physiology Education, [s.l.], v. 33, n. 4, p. 302-307, dez. 2009. POWER, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. Introdução Sistema neuromuscular Capítulo 4 Por qual motivo você consegue falar, movimentar-se, visualizar objetos e ouvir? Isso é possível pelo fato de possuirmos um sistema que comanda e controla a atividade de bilhões de células que o nosso organismo possui. E quando uma dessas ações não é possível, provavelmente há alterações no controle ou coordenação desse sistema, denominado sistema nervoso. O sistema nervoso se relaciona com os diversos orgãos e vísceras do nosso organismo, entre eles o sistema muscular. Portanto, para que seja possível realizar uma contração muscular, precisamos contar com a interação entre o sistema nervoso com o muscular, ao qual denominamos de sistema neuromuscular. No Capítulo 3, conversamos acerca do que o corpo necessita para conseguir realizar uma contração muscular. Mas, além de entender do que o corpo necessita para gerar a contração muscular, também devemos entender todo o processo de contração. Reflitam de acordo com o conhecimento empírico que possuem a respeito do sistema neuromuscular: quais fatores podem afetar a força muscular. Para que possa compreender a relação entre o sistema neurmoscular com a produção de força muscular, o 50 UNIUBE presente capítulo irá abordar, de maneira simples e objetiva, o processo de contração, a característicadas fibras musculares e os fatores que interferem diretamente na produção de força muscular. Quando prescrito o exercício físico, a forma como o aluno executa a contração/musculação e o tempo de tensão podem influenciar na resposta aguda e crônica. Portanto, a compreensão do funcionamento e os fatores que influenciam no processo de produção de força se mostra como uma importante aliada durante um planejamento de uma sessão de treinamento. Ao término deste capítulo, esperamos que você seja capaz de: • demonstrar a função dos sistema nervoso e suas subdivisões; • demonstrar a interação do sistema nervoso com o sistema muscular; • explicar todo o processo de contração muscular; • diferenciar os tipos de fibras musculares existentes; • descrever os fatores que afetam a magnitude de força. 4.1 Sistema nervoso 4.1.1 Sistema nervoso autônomo 4.1.2 Sistema somático 4.2 Sistema neuromuscular 4.2.1 Contração muscular 4.2.2 Fibras musculares 4.2.3 Ações musculares 4.2.4 Fatores que afetam a magnitude de força 4.2 Considerações finais Objetivos Esquema UNIUBE 51 Sistema nervoso4.1 O sistema nervoso é o meio que o corpo possui para responder e perceber eventos (ou estímulos) que ocorrem nos ambientes externos e internos (dentro do corpo). Além de controlar as respostas de forma voluntária e involuntária, o sistema nervoso é responsável pelo armazenamento de memórias (referente a experiências ou vivências prévias). O sistema nervoso se subdivide em duas porções, sendo elas: sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso periférico (SNP). O SNC é composto pelo encéfalo e medula espinal. Por outro lado, todas as células nervosas (neurônios) que se localizam fora do SNC fazem parte do SNP. O SNP funciona em conjunto com duas vias: via sensorial ou também chamada de via aferente e via motora ou eferente. A via aferente tem a função de levar a informação da periferia para o SNC. Já a via eferente, transmite a informação do SNC até a periferia (POWERS; HOWLEY, 2014). Para que fique claro, devemos pensar em um momento que encostamos em algo que está quente. Receptores térmicos percebem uma alteração na temperatura e encaminham uma informação (via neurônios) até o SNC (via aferente). O SNC vai estimular a ação de contração muscular para que possamos tirar a superfície da pele que estava em contato com o objeto (via eferente) (Figura 1). A via eferente ainda se subdivide em duas: sistema nervoso autônomo (SNA) e sistema nervoso somático. O SNA inerva órgãos e vísceras, sendo que essa inervação não está sob controle voluntário. Por outro lado, sistema somático inerva os músculos esqueléticos e o seu controle se dá por ações voluntárias (Figura 1). 52 UNIUBE Figura 1 – Subdivisões do sistema nervoso Fonte: Elaborado pela autora. A estrutura funcional do sistema nervoso são os neurônios. O neurônio é composto por três estruturas: dendritos; corpo celular e axônio. Os dendritos são uma área receptora, que capta informação de um receptor e converte esse estímulo em um impulso elétrico (sinal elétrico) e o transmite até o corpo celular. Por sua vez, o corpo celular contém o núcleo e por isso é o centro de operação do neurônio. Por fim, o axônio transporta a mensagem elétrica ao longo do corpo em direção a outro neurônio ou órgão (Figura 2) (FOX, 2007). Figura 2 – Ilustração dos três componentes do neurônio: dendritos; corpo celular; axônio Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. UNIUBE 53 A transmissão do estímulo elétrico entre neurônios ou órgãos é denominada de sinapse. Sinapse é o ponto de encontro entre o axônio de um neurônio e o dendrito de outro neurônio. Para que ocorra essa transmissão de sinal, uma cascata de eventos acontece em sequência: o impulso chega até o terminal do axônio; acontece a abertura dos canais de cálcio; cálcio entra para dentro do axônio; acorre a fusão de vesículas com neurotransmissores; a membrana se abre, liberando o neurotransmissor na fenda sináptica (espaço); neurotransmissor se liga ao receptor na membrana pós-sináptica; geração do potencial excitatório pós-sináptico ou potencial inibitório pós-sináptico (Figura 3). Figura 3 – Ilustração da sinapse Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 4.1.1. Sistema nervoso autônomo O sistema nervoso autônomo inerva órgãos e vísceras e controla as funções involuntárias mediadas pela atividade de fibras musculares lisas, cardíacas e de glândulas. O SNA possui dois neurônios (neurônio pré e pós-ganglionar). O SNA é subdividido em: sistema nervoso simpático (SS); sistema nervoso parassimpático (SP) (FOX, 2007). 54 UNIUBE O SP e SS se diferenciam em três aspectos: anatômico; farmacológico e fisiológico. Anatomicamente, refere-se à diferenciação entre a localização dos neurônios pré-ganglionares dos gânglios autonômicos e extensão das fibras pré-ganglionares e pós-ganglionares. Farmacologicamente, refere-se à diferenciação entre os neurotransmissores (colinérgicos ou noradrenérgicos). E fisiologicamente, os sistemas agem antagonicamente. De modo geral, a ação simpática tende a aumentar o funcionamento dos órgãos (relacionado à luta ou à fuga), por outro lado, o parassimpático tende a inibir o funcionamento (redução da frequência cardíaca, por exemplo) (Figura 4). A primeira diferença anatômica se refere à localização do neurônio pré-ganglionar. Neurônios parassimpáticos pré-ganglionares encontram-se nos níveis crânio-sacral, já os neurônios simpáticos estão presentes na região toracolombar (Figura 4). A segunda diferença é referente ao tamanho das fibras musculares. O neurônio pré-glanglionar do simpático é curto e do pós-ganglionar, longo, diferentemente do sistema parassimpático, o neurônio pré-ganglionar é longo e o pós é curto (POWERS; HOWLEY, 2014). Outra distinção entre os ramos autonômicos se refere ao neurotransmissor liberado no órgão efetor. Na sinapse entre o neurônio parassimpático pós-ganglionar e o órgão o neurotransmissor, o nome do neurotransmissor é acetilcolina, já do ramo simpático, o neurônio pós-ganglionar libera os neurotransmissores noradrenalina e adrenalina (POWERS; HOWLEY, 2014). UNIUBE 55 Figura 4 – Ilustração do sistema nervoso simpático e parassimpático e suas ações Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 4.1.2 Sistema somático O sistema somático se refere à inervação voluntária do músculo esquelético. Esses sinais elétricos do SNP até o músculo irão determinar a contração muscular. Diferente do SNA, o sistema somático possui apenas um neurônio e esse é denominado de motoneurônio ou neurônio motor. O neurotransmissor liberado na via somática é a acetilcolina (Ach), e o receptor é o nicotínico (FOX, 2007). Unidade motora é o termo utilizado para descrever um neurônio motor com as fibras musculares que ele inerva (Figura 5). Quando um único neurônio motor é estimulado, todas as fibras musculares por ele inervadas são estimuladas e se contraem. Por outro lado, a junção neuromuscular aponta a ligação entre o neurônio motor e a placa motora (POWERS; HOWLEY, 2014). 56 UNIUBE Figura 5 – Ilustração da Unidade motora Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Na Internet, você consegue ter acesso a vídeos de animação que contemplam esse conteúdo. Natália Reinecke, em seu canal “Anatomia e etc.”, mostra uma animação da sinapse neuromuscular (traduzida para o português), realizada pela Pearson Education (2009). Para assisti-la, acesse: https://www.youtube.com/watch?v=VoDjmSRkYyk Após ter assistido ao vídeo, desejamos que você compreenda os processos que devem ocorrer em forma de cascata para que o estímulo desencadeado pelo sistema nervoso central se propague e chegue até a célula ou fibra muscular. Como visto em seu material didático, este processo de conexão entre o sistema nervoso com a musculatura é conhecido como sinapse. PESQUISANDO NA WEB Sistema neuromuscular4.2 O corpo humano possui cerca de 600 músculos esqueléticos e constituem de 40% a 50% da massa corporal total.por grande parte da população, entretanto os mecanismos de controle térmico físicos e fisiológicos pouco são conhecidos. Você já parou para pensar em como é possível manter nossa temperatura corporal em equilíbrio? Entenda que a temperatura muito se correlaciona ao movimento. Pensando nisso, durante o exercício físico, qual seria o comportamento da nossa temperatura corporal? Você possivelmente respondeu que a temperatura irá se elevar durante a prática de exercício, e sua resposta está relativamente correta. 64 UNIUBE Cremos que já tenha escutado o termo desidratação. Afinal, o que seria a desidratação e, além disso, quais suas consequências? Essa é uma pergunta relevante no âmbito da Fisiologia do Exercício, uma vez que irá influenciar na performance de um atleta ou um praticamente de exercício físico. Reflitam de acordo com o conhecimento empírico que possuem a respeito do controle térmico e dos efeitos da desidratação neste controle. Para que possa compreender o funcionamento dos sistema fisiológico para o controle térmico e a sua importância em relação à prática do exercício físico, o presente capítulo irá abordar, de maneira simples e objetiva, os mecanismos de controle da temperatura corporal, os efeitos da hipoidratação e os mecanismos para controle da desidratação. Durante a prática de exercício físico, é inevitável que haja um pequeno aumento da temperatura corporal, porém quando a prática é realizada em um ambiente quente e único, essa temperatura corporal pode elevar muito e chegar a valores que proporcionam risco ao aluno, podendo levá-lo à morte. Diante disso, o conhecimento e a detecção de sinais e sintomas de desidratação e hipoidratação irão proporcionar ao profissional mais segurança e confiança no momento da prescrição do exercício físico. Além disso, caso haja intercorrências durante a prática, o profissional deve estar apto a agir e tomar as melhores atitudes para a saúde de seu aluno. Ao término deste capítulo, esperamos que você seja capaz de: • explicar os fatores que realizam o controle térmico; • explicar o termo desidratação; Objetivos UNIUBE 65 5.1 Temperatura 5.1.1 Formas de troca de calor 5.1.2 Efeitos fisiológicos para controle da temperatura 5.2 Controle hídrico 5.3 Considerações finais Esquema Temperatura5.1 O sistema termorregulador mantém a temperatura central próxima de 37°C para manutenção das funções metabólicas. A temperatura costuma ser medida por um termômetro (Figura 1) que irá indicar o grau de intensidade de calor. A temperatura corporal humana varia entre 36 e 37,5°C e um incremento desses valores indica que a temperatura está elevada, provocando febre, que, em geral, está associada a uma resposta corporal diante de uma doença. • avaliar a importância da manutenção do equilíbrio hídrico; • demonstrar meios para adequação da reidratação; • avaliar sinais de lesões induzidas pelo calor. Figura 1 – Ilustração de um termômetro para medição da temperatura corporal Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 66 UNIUBE Antes de começarmos a relatar os mecanismos de controle da temperatura, precisamos conceituar o termo temperatura. Temperatura é uma grandeza física que avalia a energia cinética média dos átomos quando eles se movimentam. Em outras palavras, temperatura representa uma medida estática do nível de agitação entre substâncias, relacionado com o deslocamento de energia cinética de uma molécula. Em meios funcionais, temperatura representa o potencial para troca entre substâncias ou objetos (POWERS; HOWLEY, 2014). Quando o corpo humano entra em contato com um objeto de diferente temperatura (energia térmica), ocorre uma transferência do corpo ou região de maior temperatura (energia térmica) para o objeto de menor energia térmica (menor temperatura) de forma espontânea, pelo método denominado de condução. Conforme relatado anteriormente, a temperatura corporal do organismo humano é próxima dos 37°C, portanto, se for exposto a uma temperatura ambiental superior, ocorrerá a transferência de calor no sentido do ambiente para o corpo, de forma proporcional ao gradiente de temperatura. José encostou sua mão (temperatura de 35°C), em uma mesa com temperatura de 15°C, pensando na forma de transferência de calor, para onde será transmitido o calor? Da mesa para a mão de José ou de José para a mesa? Agora veja se acertou: o calor é transferido de José para a mesa. AGORA É A SUA VEZ UNIUBE 67 5.1.1 Formas de troca de calor Existem quatro meios de troca de calor: (1) irradiação; (2) condução; (3) convecção; (4) evaporação. Iremos discutir brevemente os quatro meios de troca ou transferência de calor. Todos os objetos emitem ondas térmicas eletromagnéticas (energia radiante ou infravermelho), invisível a olho nu. Esse tipo de transferência de calor não exige contato molecular entre os objetos, ou entre o corpo humano e o objeto. O exemplo mais comum desse tipo de transferência de calor (radiação) é o sol (Figura 2). Figura 2 – Ilustração de uma troca de calor por irradiação Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. O segundo tipo de troca de calor é denominado de condução. Neste caso, a transferência se dá de molécula para molécula, ou seja, há a necessidade de contato entre as partes para que ocorra a troca. As moléculas com maior energia térmica vibram com maior intensidade e, ao entrar em contato (direto) com outras, transferem parte dessa energia, aumentando desta forma o nível de agitação da molécula. Essa troca de energia ocorre até que se atinja o equilíbrio térmico (gradiente de temperatura zero) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 68 UNIUBE Outra forma de transferência de calor é a convecção. A convecção se refere à forma de perda condutiva de calor que é transmitida para as moléculas de ar ou de água em contato com nosso corpo. Portanto, nesse tipo de transmissão não ocorre em matéria sólida, somente em gases. As moléculas de ar ou água são aquecidas e se movem para longe de fontes de calor, sendo substituídas por moléculas mais frias (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Um exemplo clássico de transferência de calor por convecção é o ventilador (Figura 3). Figura 3 – Ilustração de uma troca de calor por convecção utilizando do ventilador Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. O ventilador irá gerar movimentação do ar. As partículas de ar se aproximam da superfície corporal, aquecem-se (a partir da troca de calor com o corpo humano) e afastam-se da região, isso ocorre de forma recorrente enquanto o ventilador estiver ligado. Por fim, o último meio de troca de calor é a evaporação. A evaporação é o meio mais efetivo de perda de calor durante o exercício físico. O corpo humano possui milhões de glândulas sudoríparas (Figura 4). Quando a temperatura corporal se eleva, há estímulo para produção de suor nas glândulas. O suor é composto por eletrólitos e água. O suor é feito a UNIUBE 69 partir da porção líquida do sangue (plasma), ao ser formado, ele carrega parte da energia térmica armazenada no interior do corpo em direção à periferia. Quando evapora (água ganhou calor suficiente), essa energia térmica é liberada no ambiente, levando ao resfriamento do organismo (POWERS; HOWLEY, 2014). Entre os mecanismos, durante a prática do exercício físico, a evaporação do suor é a mais eficaz. Vale lembrar que não basta suar, faz-se necessário a evaporação do suor para que seja efetivo o resfriamento da pele (CARVALHO; MARA, 2010). Figura 4 – Ilustração da localização e anatomia das glândulas sudoríparas Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 70 UNIUBE Nossos sistemas orgânicos trabalham em conjunto para manter o corpo em homeostase (equilíbrio). Portanto, o sistema de controle biológico se refere aos mecanismos responsáveis em manter o nosso corpo em equilíbrio (FOX, 2007). RELEMBRANDO Em ambientes com temperaturas elevadas, há um prejuízo na dissipação de calor. O sentido de troca de calor se inverte em ambientes quentes.O corpo, em vez de transferir calor para o ambiente, começa a receber calor. Nessa situação, três dos processos de troca descritos anteriormente são afetados, sendo eles: radiação, condução e convecção. Se o controle térmico fosse dependente apenas dos processos de trocas físicas, seria difícil a manutenção da temperatura corporal em ambientes com temperatura elevada. Portanto, além dos processos físicos, o corpo humano possui mecanismo adicional para controle da temperatura. 5.1.2 Efeitos fisiológicos para controle da temperatura O controle da temperatura corporal tem fundamental importância para sobrevivência e para a manutenção de funções fisiológicas. O sistema termorregulador funciona de acordo com o sistema de controle biológico. O principal centro de regulação da temperatura é o hipotálamo (Figura 5). O controle da termorregulação é feito em três etapas: (1) percepção da alteração térmica (receptores); (2) a avaliação do sinal e regulação central (centro de controle); (3) resposta para o controle por meio da via eferente (efetores) (VANNI; BRAZ, 1999). UNIUBE 71 Figura 5 – Ilustração da localização e anatomia do hipotálamo Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. O primeiro passo para que haja um controle fisiológico correto da temperatura é a percepção ou detecção da variação da temperatura corporal. Para isso, o corpo possui termorreceptores, ou seja, receptores sensitivos à alteração na temperatura. O Receptor periférico ou subcutâneo está localizado no tecido subcutâneo e proporciona influxo para área de controle central (hipotálamo) quando há alterações na superfície corporal. Outro receptor avalia as modificações na temperatura do sangue que percorre o entorno do hipotálamo, estimulando diretamente o hipotálamo, esses receptores são denominados de receptores centrais e ficam na porção anterior do hipotálamo (POWERS; HOWLEY, 2014). Em uma hipotermia (redução da temperatura corporal), receptores detectam alteração e encaminham um sinal elétrico para o hipotálamo. Para que ocorra uma diminuição da perda de calor, o hipotálamo estimula 72 UNIUBE Figura 6 – Termorregulação induzida pelo frio: produção de calor Fonte: Adaptado de Powers e Howley (2014, p. 267). Por outro lado, na hipertermia (aumento da temperatura corporal), há aumento da perda de calor, em resposta a uma vasodilatação periférica e produção de suor pelas glândulas sudoríparas (Figura 7), além de alterações comportamentais, através de uso de vestimentas leves. A fim de manter o volume de líquido (perdido pela sudorese), ocorre a produção de dois hormônios: aldosterona e vasopressina. Aldosterona é produzida no córtex suprarrenal e possui a função de reter sódio. Por outro lado, a vasopressina é secretada pelo lobo posterior da hipófise e tem a função de reter líquido (VANNI; BRAZ, 1999). uma vasoconstrição periférica, um aumento da produção de calor pelo metabolismo, através da termogênese pelo tremor, ou atividade muscular, bem como pela produção de catecolaminas (norepinefrina e epinefrina) e, quando necessário, produção de tiroxina (Figura 6). Além disso, pode-se contar com alterações comportamentais, como a colocação de roupas de frio (VANNI; BRAZ, 1999). UNIUBE 73 Controle hídrico5.2 A manutenção do líquido corporal relativamente constante é essencial para manter a homeostasia e o controle térmico efetivo. A quantidade ingerida de água diária por indivíduo é alterada por vários fatores, como prática de exercício físico (intensidade e duração da sessão), condições ambientais e vestimenta, por exemplo (CARVALHO; MARA, 2010). Conforme mencionado, o meio mais efetivo de controle térmico em ambiente quente e durante a prática do exercício é a produção do suor e sua evaporação. Por outro lado, vale ressaltar que a perda de suor significa a perda de eletrólitos e água que devem ser repostos para evitar alterações do funcionamento fisiológico. O termo desidratação refere-se à perda de água corporal de um estado hiperidratado (hidratação acima do que é necessário) para eurifratado (hidratação dentro do necessário) descendo para a hipoidratação (hidratação abaixo do necessário). Sabe-se que há uma perda de água (desidratação) expressiva na execução de exercício físico. Portanto, para um funcionamento térmico efetivo, deve haver um equilíbrio entre a perda de água e a ingesta, dessa forma irá ocorrer a manutenção do Figura 7 – Termorregulação induzida pelo calor: dissipação de calor Fonte: Adaptado de Powers e Howley (2014, p. 267). 74 UNIUBE Caso não ocorra a reidratação durante a execução do exercício, diante da perda de líquido (suor), há a possibilidade de ocorrer déficits hídricos nos compartimentos intra-extra celular (hipovolemia). À medida que a hipoidratação acontece, ocorre a redução na taxa de transpiração, diminuição do fluxo sanguíneo periférico e como consequência a termorregulação se torna progressivamente mais difícil. O grau de desidratação pode ser identificado por duas maneiras: (1) pequenos volumes de urina e sua coloração amarelada; (2) determinado pela variação da massa corporal verificada antes e após a prática de exercício físico. A perda de cada 0,5kg corresponde a aproximadamente 480-500 ml de líquido (CARVALHO; MARA, 2010). Figura 8 – Para manter a termorregulação efetiva durante o exercício, existe a necessidade de ingerir água e não derramar água sobre a cabeça Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. volume plasmático para que os mecanismos (circulação e transpiração) continuem funcionando de forma positiva (CARVALHO; MARA, 2010; POWERS; HOWLEY, 2014). Logo, para manter o controle térmico efetivo durante o exercício, faz-se necessária a ingestão de água (Figura 8). UNIUBE 75 Existem alguns sinais e sintomas que se manifestam diante do aumento da temperatura corporal e da desidratação, são eles: fadiga; sede; perda de apetite; tontura; oligúria e aumento da concentração da urina. Além disso, caso a desidratação progrida (desidratação grave), as manifestações serão: olhos afundados; espasmos musculares e visão fosca (CARVALHO; MARA, 2010). Considerações finais5.3 A partir do conhecimento supracitado, podemos concluir que há formas de controle térmico pelos mecanismos físicos, entretanto três deles são dependentes da temperatura ambiental. Além disso, existem mecanismos fisiológicos para a termorregulação, sendo o hipotálamo o centro regulador. Outro ponto interessante é a importância de a pessoa se manter hidratada durante a prática de exercício físico, uma vez que o meio mais efetivo para dissipação de calor é a evaporação do suor e, caso ocorra a hipoidratação, esse meio é afetado e a termorregulação se torna difícil podendo chegar a ocorrer lesões induzidas pelo calor. Resumo • Existem quatro meios físicos de transferência de calor: (1) irradiação; (2) condução; (3) convecção; (4) evaporação. Entretanto, apenas o mecanismo evaporativo não é dependente da temperatura ambiental. • Durante a prática de exercício físico, o mecanismo físico mais eficiente para dissipação de calor é a evaporação. • O hipotálamo é o centro regulador da temperatura corporal. • As respostas ao frio são: vasoconstrição periférica, atividades musculares, tremores, produção de catecolaminas e tiroxinas. As respostas ao calor são: vasodilatação cutânea e evaporação do suor. Oligúria volume baixo de urina, menor que 400 ml em um dia ou 30 ml em uma hora. 76 UNIUBE • A desidratação se refere à perda de água corporal. À medida que a desidratação ocorre, há uma dificuldade progressiva na termorregulação, afetando a taxa de transpiração e a circulação periférica. • A reidratação adequada pode ser identificada através da avaliação da coloração da urina e da pesagem antes e depois de uma prática esportiva. • Os sintomas de estresse térmicos são: fadiga; sede; perda de apetite; tontura; oligúria e aumento da concentração da urina; olhos afundados; espasmosmusculares e visão fosca. Referências CARVALHO, Tales de; MARA, Lourenço Sampaio de. Hidratação e nutrição no esporte. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, [S.L.], v. 16, n. 2, p. 144-148, abr. 2010. KENNEY, W. Larry; WILMORE, Jack H.; COSTILL, David L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5. ed. Barueri: Manole, 2013. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. VANNI, Simone Maria D’Angelo; BRAZ, José Reinaldo Cerqueira. Hipotermia perioperatória: novos conceitos. Rev Bras Anestesiol, v. 49, n. 5, p. 360-367, 1999. Introdução Exercícios em ambientes extremos Capítulo 6 Possivelmente, você já escutou que um time de futebol foi para um país com altitude elevada, dias antes do jogo, para sua aclimatação. Primeiramente, o que seria a aclimatação? Por qual motivo ela é necessária? Para pensarmos no sentido de aclimatação, deveríamos compreender as alterações que ocorrem quando realizamos exercício em ambientes extremos (frio, quente, com altitude e poluído). Quando há prática de exercício no calor, por exemplo, o que ocorre no corpo humano? Quais perturbações ocorrem para que o corpo crie ajustes para tolerar melhor essa condição? Esses mesmos questionamentos se aplicam aos demais ambientes extremos. Além de pensar no contexto da aclimatação, devemos nos atentar às alterações fisiológicas causadas em nosso corpo, quando nos expomos à prática de exercício físico em ambientes extremos. Talvez, você já tenha escutado alguma reportagem, principalmente nas grandes cidades, como exemplo São Paulo (SP), relatando sobre alterações respiratórias na população que ali reside. Seria mesmo a poluição um problema para saúde em geral, bem como para prática de exercício físico? 78 UNIUBE Essas e outras perguntas serão respondidas ao longo deste capítulo. O conhecimento aqui construído irá contribuir de forma expressiva em sua prescrição de exercícios quando realizados em ambientes extremos (altitude e poluição, por exemplo). Identificar alterações, bem como analisar possíveis adaptações, irão proporcionar segurança na prescrição, e também potencialização de performance. Ao término deste capítulo, esperamos que você seja capaz de: • explicar as alterações fisológicas em ambientes quente, frio, com altitude e poluído; • avaliar sinais de lesões induzidas pelo calor e frio; • explicar o termo aclimatação; • discutir as aclimatações em ambientes extremos. Objetivos 6.1 Ambientes extremos 6.1.1 Termorregulação 6.1.2 Altitude 6.1.3 Poluição do ar 6.2 Considerações finais Esquema Ambientes extremos6.1 Diversos fatores influenciam no desempenho físico, entre eles a alimentação adequada (dieta principalmente de carboidratos, caso o desempenho envolva metabolismo anaeróbio lático), genética, capacidade UNIUBE 79 metabólica, interação neuromuscular e a técnica do movimento. Além dos fatores citados anteriormente, o ambiente no qual se realiza a prática do exercício físico pode alterar a performance. 6.1.1 Termorregulação Conforme mencionado no capítulo anterior, o corpo humano possui mecanismos para controle da temperatura, sendo o hipotálamo (Figura 1) o centro regulador da temperatura corporal. De maneira geral, o corpo tolera maiores declínios da temperatura corporal do que incrementos (CARVALHO; MARA, 2010). Observe a Figura 1 que traz a localização do hipotálamo que é considerado o centro regulador da temperatura corporal. Figura 1 – Ilustração da localização do hipotálamo Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 80 UNIUBE Apesar de o corpo humano possuir mecanismos de controle térmico, dependendo da exposição ao ambiente com temperaturas muito elevadas ou muito baixas, bem como o estado hídrico atual do indivíduo, os mecanismos de controle se tornam ineficientes para o controle da temperatura, podendo propiciar hipertermia ou hipotermia. O corpo tolera um aumento da temperatura corporal (hipertermia) de oito graus. Valores acima de 45°C podem levar à morte. A lesão por calor inclui uma série de estágios. Caso seja de seu conhecimento o sinal ou o sintoma, problemas mais graves podem ser evitados. São enfermidades relacionadas ao calor: cãibras; exaustão; Intermação ou heat stroke. São sinais e sintomas das enfermidades: dor de cabeça; náuseas; sudorese; palidez; tontura; sede; respiração fraca. Intermação É uma hipertermia acompanhada por resposta sistêmica inflamatória, causando múltiplas disfunções orgânicas e, frequentemente, a morte. Heat stroke insolação. O mecanismo de controle fisiológico da temperatura é dependente primeiramente da detecção de termorreceptores, posteriormente a isso, o hipotálamo irá avaliar a informação (concedida pelos receptores) e ordenar algumas ações. No caso de necessidade de redução da perda de calor e incremento de produção de calor: há um acionamento simpático, propiciando vasoconstrição periférica; atividade muscular involuntária (calafrios) ou tritação e produção hormonal de catecolaminas (epinefrina e norepinefrina). Por outro lado, se há a necessidade de dissipação de calor, as ações são: redução da atividade simpática, promovendo a vasodilatação periférica; evaporação do suor produzido pelas glândulas sudoríparas (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). RELEMBRANDO UNIUBE 81 Figura 2 – Ilustração de possíveis fatores que influenciam nas lesões de calor (exaustão): roupa inadequada; vestimenta Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Como visto na Figura 2, apesar de serem importantes vestimentas que proporcionam correntes convectivas em torno do corpo e superfície exposta, em ambientes com temperaturas muito elevadas, elas podem gerar queimadura na superfície corporal. Sendo assim, roupas térmicas, confeccionadas com alta tecnologia e tecidos leves são apropriadas para ambientes extremos. Em condição de ambiente quente, dois fatores possivelmente estão relacionados à perda de desempenho, sendo eles: aumento da temperatura central e o aumento do estresse cardiovascular. Quando há um aumento da temperatura central, ocorre uma redução dos estímulos nervosos para a musculatura esquelética, gerando fadiga precoce. Além disso, o exercício em ambiente quente promove um estresse cardiovascular, que aumenta o seu esforço para atender à demanda energética, além da necessidade de realizar troca de calor para o meio ambiente. Vale ressaltar que o processo de desidratação perturba ainda mais o funcionamento do sistema cardiovascular. Observe a Figura 2: 82 UNIUBE Por outro lado, a queda do desempenho em ambientes frios, está muito associada ao maior consumo de substratos energéticos. Em ambientes frios, a produção maior de hormônios (catecolaminas) aumenta o consumo de carboidrato. Em ambientes frios, é comum ocorrer quadros de hipotermia (redução da temperatura corporal abaixo de 35°C). A hipotermia ocorre quando a perda de calor excede a produção de calor. A hipotermia pode variar em graus como leve (35°C a 34°C), moderado (33°C a 29°C) e grave (28°C a 13,7°C). São sinais de hipotermia leve: amnésia e tremores máximos. Hipotermia moderada: ataxia, apatia, fim dos tremores e inconsciência. Hipotermia grave: fibrilação ventricular, ausência de resposta à dor, hipotensão e bradicardia (POWERS; HOWLEY, 2014). Ataxia Termo referente a um conjunto de sintomas que são caracterizados pela perda de equilíbrio ou coordenação, possivelmente devido a danos no cérebro, nos nervos ou nos músculos. Fibrilação ventricular série potencialmente fatal de contrações descoordenadas, ineficazes e muito rápidas dos ventrículos causadas por múltiplos impulsos elétricos caóticos. Bradicardia o ritmo cardíaco irregular ou lento, normalmente com menos de 60 batimentos por minuto. Em 2019, uma onda de calor provocou um aumento do número de mortes na França. O artigo “Onda de calor deixa 1.500 mortosna França”, disponibilizado no site da Folha de São Paulo, mostra como isso ocorreu. Para ler o texto, acesse: https://www1.folha.uol.com.br/mundo/2019/09/onda-de-calor-deixa- 1500-mortos-na-franca.shtml#:~:text=A%20onda%20de%20calor%20 intensa,tinha%20mais%20de%2075%20anos. Na matéria, conseguimos perceber que os idosos foram os mais prejudicados. PESQUISANDO NA WEB UNIUBE 83 Assim como nas lesões por calor, a hipotermia também pode ser afetada por alguns fatores, sendo eles: gordura subcutânea, índice de resfriamento pelo vento e vestimenta (POWERS; HOWLEY, 2014). 6.1.2 Altitude A prática de exercício físico em altitude tem tido um aumento expressivo ao longo dos últimos anos. Podemos citar como exercícios em altitudes o alpinismo, esqui e montanhismo. Não só a prática dessas modalidades esportivas, mas qualquer prática realizada em um ambiente com altitudes elevadas pode proporcionar alterações fisiológicas (MAGALHÃES et al., 2002). Para que possamos compreender as alterações que ocorrem em altitude elevadas, é preciso entender o comportamento da pressão do ambiente interno e externo. Veja na Figura 3, três situações (1, 2 e 3). Na situação 1, o ambiente é estável e em equilíbrio e dessa forma a pressão externa é igual à pressão interna. Na situação 2, há uma elevação do meio interno. Por esse motivo, a pressão interna fica maior que a pressão externa. Na última situação (3), refere-se a uma situação de depressão do meio interno. Dessa forma, é notório que a pressão externa se torna maior que a pressão interna. Figura 3 – Ilustração para compreensão da pressão do meio interno em confronto ao meio externo Fonte: Elaborado pela autora. 84 UNIUBE Na Figura 3, na situação 2 temos uma característica de comportamento da pressão ambiental em situações de altitude. Em ambientes com altitude elevada, a pressão atmosférica (coluna de ar, que exerce uma pressão em um ponto específico da terra) é menor. Além da pressão atmosférica ser menor, o ar é menos denso, contendo menos moléculas de gases (oxigênio e gás carbônico) (POWERS; HOWLEY, 2014). A redução da pressão parcial de oxigênio no ambiente afeta a captação de oxigênio pelos álveolos, capilares e tecido muscular, isso porque as trocas gasosas são dependentes da variação de pressão. Para que o oxigênio chegue até a célula muscular, ele passa por diversos locais (Figura 4) e essa troca de gases sempre será de uma local de maior pressão para um de menor pressão (denominado de fluxo de massa) (POWERS; HOWLEY, 2014). Figura 4 – Ilustração das regiões em que ocorrem trocas gasosas (oxigênio e gás carbônico), sendo essa troca dependente de gradiente de pressão Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. UNIUBE 85 Em exercícios realizados a nível do mar, temos a condição de normóxia (pressão de oxigênio normal) e, em ambientes com altitude elevada, temos a condição de hipóxia (ausência de oxigênio suficiente em tecidos para manutenção das funções corporais). Em exercícios realizados a nível do mar, a pressão parcial de oxigênio no ar inspirado é constante. Por outro lado, em altitude, a pressão de oxigênio se encontra abaixo do valor de normóxia (150 mmHg) (PINILLA, 2014). Pensando na característica do exercício físico realizado (aeróbio ou anaeróbio), a baixa pressão parcial de oxigênio e como consequência a baixa captação de oxigênio pelo sistema fisiológico pode afetar o desempenho. Quando o exercício é de característica anaeróbia, a pressão de oxigênio baixa não afeta o desempenho. Por outro lado, na prática de exercícios de características aeróbias, a pressão parcial de oxigênio baixa muda o desempenho esportivo, uma vez que irá afetar o transporte de oxigênio para os tecidos musculares. Para melhor tolerância da prática de exercício físico em ambientes com altitude elevada, residentes a nível do mar, os esportistas vão, tempos antes da competição, para o local, com o intuito de aclimatação. As principais manifestações à exposição à altitude são a hiperventilação (aumento da respiração) e um aumento de circulação sanguínea por minuto (aumento do débito cardíaco). Por outro lado, exposições prolongadas à altitude (com intuito de aclimatação), com o objetivo de tolerar melhor a condição de hipóxia, causam o aumento da produção eritropoetina, que, por sua vez, estimula a produção de hemácias e aumenta concentração de hemoglobina. O tempo necessário para aclimatação é em média 15 dias e as adaptações duram por volta de 20 dias após retornar ao ambiente com pressão a nível do mar (ARAÚJO, 2009). 86 UNIUBE Certamente, você já ouviu acerca de algumas estratégias que as equipes de esporte fazem para lidar com a altitude quando há jogos em certos países, não é mesmo? No artigo “A estratégia da Seleção para driblar a altitude boliviana”, da redação do site Goal, vemos uma forma encontrada pela equipe da seleção brasileira de 2017, para lidar com isso. Para ler o texto, acesse: https://www.goal.com/br/not%C3%ADcias/a-estrategia-da-selecao-para- driblar-a-altitude-boliviana/1rrxpg11s2s4j1xff12l9qxghl Observe o que o fisiologista Antônio Crescente explica. Vemos que anteriormente as equipes iam dias antes a fim de gerar uma aclimatação, porém para que de fato isso ocorra se faz necessário um tempo longo. Diante da impossibilidade de estar com a seleção por um longo tempo no país com altitude elevada, o fisiologista releva a necessidade de chegar próximo à competição, uma vez que os efeitos fisiológicos e mecânicos proporcionados pela altitude elevada começam a ser potencializados após seis ou oito horas de exposição. PESQUISANDO NA WEB 6.1.3 Poluição do ar Assim como a prática de exercício físico em ambientes quentes e frios e em altitudes elevadas, ambientes com gases poluentes também podem influenciar negativamente no desempenho esportivo. Os gases podem afetar a performance por diversos motivos, como a redução da capacidade de transportar o oxigênio na corrente sanguínea. Entre os gases que afetam o desempenho esportivo, podemos citar o dióxido de enxofre. O dióxido é comumente encontrado em usinas refinadoras e elétricas que utilizam combustíveis fósseis para produção UNIUBE 87 de energia. O gás inalado gera uma resposta inflamatória, causando uma redução no diâmetro dos brônquios (broncoconstrição), afetando a passagem de oxigênio no sistema respiratório, dificultando a chegada de oxigênio nos alvéolos e, como consequência, a troca gasosa. Já o monóxido de carbono afeta o desempenho devido à sua ligação na hemoglobina (molécula que transporta o oxigênio), dificultando desta maneira a ligação do oxigênio na molécula para que ele seja transportado. Considerações finais6.2 A partir do conhecimento supracitado, podemos concluir que existe um mecanismo fisiológico para controle térmico, entretanto quando o exercício é realizado em ambientes extremos (muito frio ou muito quente), o mecanismo de controle pode não ser suficiente, gerando lesões induzidas pelo calor ou pelo frio. Além disso, foi relatado o possível motivo que explique a redução do desempenho em ambientes com altitude elevada, bem como as alterações fisiológicas que ocorrem em exposição, por muito tempo, em ambientes com altitude elevada. Outro fator, além da altitude, que pode afetar o desempenho é a exposição a gases poluentes. Resumo • Quando o exercício é realizado em ambientes muito quentes, pode ocorrer a hipertermia, por outro lado, quando o ambiente está muito frio é possível que ocorra a hipotermia. • São lesões induzidas pelo calor: cãibras, intermação e exaustão. • Em ambientes com altitude elevada, a pressão atmosférica é menor, assim como a densidade do ar, reduzindo a pressão parcial de oxigênio. 88 UNIUBE • O desempenho de exercícios predominantemente anaeróbios em altitude elevada não é afetado, por outro lado, exercícios predominantemente aeróbios são afetados, pela dificuldade de transporte e captação deoxigênio pelo músculo. • Exposições prolongadas à altitude aumentam a produção de eritropoetina, estimulando assim a produção de hemácias e aumentando a concentração de hemoglobina. • Os gases poluentes afetam o desempenho esportivo, influenciando o transporte do oxigênio (monóxido de carbono) e alterando o fluxo de oxigênio no sistema respiratório, desencadeado por um processo inflamatório (dióxido de enxofre). Referências ARAÚJO, R. C. Efeito da exposição à altitude no desempenho físico. Revista Digital efdeportes, v. 13, n. 129, 2009. CARVALHO, Tales de; MARA, Lourenço Sampaio de. Hidratação e nutrição no esporte. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, [S.L.], v. 16, n. 2, p. 144-148, abr. 2010. FOLHA de São Paulo. Onda de calor deixa 1.500 mortos na França. 2019. Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/mundo/2019. Acesso em: 23 mar. 2021. GOAL. A estratégia da Seleção para driblar a altitude boliviana. 2019. Disponível em: https://www.goal.com/br/not%C3%ADcias/a-estrategia-da-selecao-para- driblar-a-altitude-boliviana/1rrxpg11s2s4j1xff12l9qxghl. Acesso em: 23 mar. 2021. KENNEY, W. Larry; WILMORE, Jack H.; COSTILL, David L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5. ed. Barueri: Manole, 2013. MAGALHÃES, J. et al. O desafio da altitude. Uma perspectiva fisiológica. Revista Portugesa de Ciências do Desporto, v. 2, n. 4, p. 81-91, 2002. PINILLA, Olga Cecilia Vargas. Exercise and training at altitudes: physiological effects and protocols. Rev Cienc Salud, v. 12, n. 1, p. 111-126, 2014. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. Introdução Sistema cardiorrespiratórioCapítulo 7 Durante a prática de exercício físico ou atividade física, você provavelmente percebeu que há uma alteração no funcionamento do seu sistema cardiorrespiratório, não é?! Para que possamos pensar nas alterações, primeiramente devemos refletir: o que compõe o sistema cardiorrespiratório e qual seria sua função? Já percebeu quantas vezes você respira em um minuto? Por volta de 15 vezes, ou algo próximo a isso?! Além disso, nesse processo de respiração, você pode perceber que existem dois momentos distintos?! Acredito que deva ter prestado atenção que há um momento de entrada de ar nos pulmões e outro de saída, certo?! Como eles são denominados, você sabe? Agora pensando na prática de exercício físico, você permanece respirando por 15 vezes, ou há um aumento na frequência respiratória? Neste capítulo, vamos refletir acerca dessas questões. Outro ponto que atualmente vem sendo utilizado para calcular a intensidade do exercício físico é a frequência cardíaca. Com o aumento do comércio de frequencímetros e a redução do custo, vários profissionais de educação física têm observado o comportamento da frequência cardíaca em seus clientes para controlar e prescrever o exercício físico de forma adequada e com o intuito de alcançar objetivos específicos. 90 UNIUBE Acreditamos que deve ser claro para você que a frequência cardíaca aumenta durante a prática de exercício físico, não é mesmo?! Mas fisiologicamente, o que é alterado no organismo que faz com que haja um incremento da frequência cardíaca? Nesse momento, você deve se lembrar do funcionamento do sistema nervoso, pois ele tem um forte papel no controle de órgãos do corpo humano. Agora, pense: qual seria o comportamento da frequência cardíaca em repouso de um atleta (ou pessoa que treina por algum tempo)? O coração de uma pessoa treinada bate na mesma velocidade que uma pessoa destreinada, em tempos de repouso? Se você acredita que há uma diferença entre as duas situações (treinados e sedentários), por qual motivo ocorre essa diferença? Muitas perguntas foram levantadas. Possivelmente você tenha conseguido responder algumas. Ao final do capítulo esperamos que fiquem claras as respostas de cada questionamento levantado. Saber utilizar de parâmetros fisiológicos (frequência cardíaca) para dosar a intensidade do treinamento, bem como utilizar o controle da intensidade para alcançar adaptações favoráveis para o seu aluno, faz com que você potencialize os efeitos crônicos, bem como analise se a sua prescrição está alcançando os objetivos esperados, por você e pelo seu aluno, em âmbito cardiorrespiratório, tanto para performance quanto para saúde. Ao término deste capítulo, esperamos que você seja capaz de: • explicar a função do sistema cardiorrespiratório e seus componentes; • explicar a fisiologia do sistema respiratório; Objetivos UNIUBE 91 • avaliar as alterações e adaptações do sistema respiratório; • explicar a fisiologia do sistema cardiovascular; • avaliar as alterações e adaptações do sistema cardiovascular. 7.1 Sistema cardiorrespiratório 7.1.1 Sistema respiratório 7.1.2 Fisiologia do sistema respiratório e exercício 7.1.3 Sistema cardiovascular 7.1.4 Fisiologia do sistema cardiovascular e exercício 7.2 Considerações finais Esquema Sistema cardiorrespiratório7.1 O sistema cardiorrespiratório envolve a interação de dois sistemas, sendo eles: sistema respiratório e sistema cardiovascular. Vejamos. Portanto, para manter as concentrações dos gases (pressão parcial de oxigênio e dióxido de carbono) em níveis ótimos, o sistema respiratório e o sistema cardiovascular trabalham em conjunto e com isso a demanda de nutrientes e de oxigênio do organismo é ofertada, bem como a remoção do dióxido de carbono para o meio externo. O ponto de conexão entre os dois sistemas (respiratório e cardíaco) se dá entre a conectividade dos capilares que envolvem os sacos alveolares (Figura 1). Nesse ponto de ligação é onde, de fato, ocorrem as trocas gasosas (gás carbônico e oxigênio), também denominado de hematose. 92 UNIUBE Figura 1 – Ilustração da localização do ponto de ligação do sistema respiratório (alvéolo) com o cardiovascular (capilar) Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 7.1.1 Sistema respiratório Como mencionado anteriormente, o sistema respiratório possui a função de fornecer ao corpo humano o oxigênio e remover o dióxido de carbono. Esse sistema é composto por duas zonas: zona condutora e zona respiratória. A zona condutora tem a função de conduzir, filtrar e umidificar o ar e é composta por: boca, nariz, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos terminais. Por outro lado, a zona respiratória é onde de fato ocorrem as trocas gasosas e é composta pelos bronquíolos respiratórios e sacos alveolares (POWERS; HOWLEY, 2014) (Figura 2). UNIUBE 93 Figura 2 – Anatomia do sistema respiratório Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. O termo ventilação pulmonar se refere à mobilização para dentro e para fora dos pulmões. Esse processo de mobilização do ar se dá por meio do fluxo de massa. Fluxo de massa se refere ao processo que envolve movimento de moléculas ao longo de uma passagem em decorrência de uma diferença de pressão entre as extremidades. Portanto, para que ocorra a movimentação do ar, faz-se necessária a diferença de pressão do meio externo (pressão atmosférica) com o meio interno (pulmão) (POWERS; HOWLEY, 2014). Observe a Figura 3. 94 UNIUBE Figura 3 – Anatomia do sistema respiratório Fonte: Elaborado pela autora. Conforme pôde ser observado na Figura 3, a pressão atmosférica a nível do mar é de 760 mmHg. Em algum momento, a pressão pulmonar fica inferior à da atmosfera e nesse momento o ar tende a entrar para os pulmões. Por outro lado, a pressão pulmonar pode se tornar maior, comparada à atmosfera, e, nesse momento, o ar tende a sair dos pulmões e ir para o meio externo. Para que ocorra essa diferença de pressão no pulmão, há a necessidade de variar o volume da caixa torácica. Quando aumenta o volume da caixa, a pressão tende a reduzir e o ar entra nos pulmões, já quando há uma redução do volume da caixa torácica, a pressão aumenta e o ar tende a sair. Esses processos de entrada e saída do ar são denominadosde inspiração e expiração, respectivamente. Inspiração é um processo ativo, que envolve a contração de dois músculos esqueléticos: diafragma e intercostais externos (POWERS; HOWLEY, 2014). UNIUBE 95 Figura 4 – Ilustração dos processos de inspiração e expiração Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Observando a Figura 4 , vemos que, na inspiração, o músculo diafragma vai comprimir os órgãos e aumentar de forma transversal a caixa torácica. Os músculos intercostais vão puxar as costelas para cima e para fora e o esterno para frente e para cima, aumentando a caixa torácica longitudinalmente. Dessa forma, a pressão pulmonar irá reduzir e o ar, entrar. Já o processo de expiração refere-se a um processo passivo, que envolve o relaxamento dos músculos diafragma e intercostais, retornando à posição anatômica e reduzindo o volume da caixa torácica. Assim, a pressão pulmonar aumenta, e o ar tende a sair do pulmão para meio externo (POWERS; HOWLEY, 2014). 96 UNIUBE 7.1.2 Fisiologia do sistema respiratório e exercício Como já mencionado, a ventilação pulmonar refere-se ao movimento de gases para dentro e para fora dos pulmões. A quantidade de gás ventilado por minuto (ventilação por minuto) é o produto da quantidade de gás deslocado por ventilação (volume corrente) e a frequência da respiração (frequência respiratória). Durante a prática do exercício físico, a demanda multiplica-se e, como consequência, a ventilação por minuto irá aumentar. Ela amplia tanto pelo aumento da frequência respiratória, quanto pelo aumento do volume corrente. Pensando no efeito crônico do sistema respiratório, de maneira geral, não há adaptações no pulmão. Portanto, diferente dos outros sistemas, o sistema pulmonar não se adapta diante de estímulos de prática de exercício regular (POWERS; HOWLEY, 2014), apenas pode ocorrer uma melhora na função muscular (músculos respiratórios) para potencializar o efeito da respiração forçada. 7.1.3 Sistema cardiovascular Como vimos, o sistema cardiovascular possui a função principal de transporte de nutrientes e oxigênio e remoção de dióxido de carbono, mas ele também colabora para o controle térmico, por exemplo, proporcionando vasodilatação ou constrição, redirecionando o fluxo de sangue. O sistema cardiovascular é composto por três componentes: coração, vasos sanguíneos e sangue. O sistema cardiovascular possui duas circulações: a sistêmica e a pulmonar. A circulação sistêmica, ou também denominada de grande circulação, inicia-se no ventrículo esquerdo, transporta o sangue para todo os órgãos e tecidos e retorna através das veias cavas para o átrio UNIUBE 97 direito. Já a pequena circulação ou circulação pulmonar inicia seu percurso pelo ventrículo direito, a circulação vai em direção ao pulmão, lá é realizada a troca gasosa e retorna para o coração através das veias pulmonares para o átrio esquerdo (POWERS; HOWLEY, 2014). Observe a Figura 5: Figura 5 – Ilustração da circulação do corpo humano Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 98 UNIUBE Entre os componentes do sistema cardiovascular, o coração é uma bomba contrátil que tem a função de gerar pressão para que o sangue possa ser transportado por todo o corpo. Anatomicamente, ele possui quatro câmaras, sendo elas: ventrículo esquerdo, ventrículo direito, átrio direito, átrio esquerdo. A massa ventricular esquerda é mais espessa quando comparada à direta pela necessidade de maior força de contração. Além disso, o coração faz conexão com vários vasos sanguíneos, entre eles artérias como aorta e pulmonar e veias como a cava superior e inferior e pulmonares (Figura 6) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Figura 6 – Anatomia do coração Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. UNIUBE 99 O coração possui quatro propriedades importantes, sendo elas: automatismo, excitabilidade, condutibilidade e contratilidade. Por todo o coração, há células capazes de produzir seu próprio potencial de ação (sem nenhum estímulo externo), entretanto elas estão aglomeradas em dois pontos específicos: (1) logo abaixo da veia cava superior, que é denominada de nó sinoatrial ou sinusal e (2) entre o átrio e o ventrículo, denominado de nó atrioventricular. Esses nós geram estímulo por si só (automatismo) por cerca de 70 vezes por minuto (POWERS; HOWLEY, 2014). Além da célula conseguir gerar o seu próprio potencial de ação, ela é capaz de excitar a célula vizinha (excitabilidade). A partir disso, o potencial começa a ser conduzido (condutibilidade) e quando ele é conduzido por todo o coração, o coração contrai (contratibilidade). Caso haja uma alteração na condução elétrica, pode ser desencadeada uma arritmia e o coração pode fibrilar, por exemplo (Figura 7). Na internet, é possível encontrar várias animações acerca do sistema cardiovascular. Por meio delas, podemos ver o sistema em funcionamento e entendê-lo melhor. O vídeo “Sistema Cardiovascular. Sistema Respiratório”, disponibilizado por Flávio Miranda, mostra, de uma forma bem didática, o que estamos estudando. Para assistir ao vídeo, acesse: https://www.youtube.com/watch?v=R1mOEbfhzGk O vídeo demostra a ligação dos elementos do sistema cardiovascular, sendo eles: coração, vasos sanguíneos e sangue. Observe também a movimentação do sangue, a partir da circulação sistêmica e pulmonar, bem como as trocas gasosas (oxigênio e dióxido de carbono). PESQUISANDO NA WEB 100 UNIUBE Figura 7 – Condução elétrica cardíaca Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Vale ressaltar que “fibrilar” é quando as câmaras cardíacas não contraem em ritmo síncrono, em vez disso, elas tremem ou fibrilam. Além do comando interno do coração, ele possui inervações do sistema nervoso autônomo que controla seu funcionamento. O ramo autonômico parassimpático possui uma inervação focal, inervando diretamente os nós (sinusal e atrioventricular). Quando estimulado, o parassimpático retarda o disparo do potencial de ação, reduzindo a frequência cardíaca. Por outro lado, o ramo autonômico simpático possui uma inervação mais difusa por todo o miocárdio que, quando estimulado, aumenta a força de contração e a frequência do disparo do potencial de ação, aumentando a frequência cardíaca (POWERS; HOWLEY, 2014). UNIUBE 101 Figura 8 – Tipos de vasos sanguíneos existentes Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Outros integrantes do sistema cardiovascular são os vasos sanguíneos. Os vasos possuem a função de conduzir o sangue para os tecidos. Existem três tipos de vasos: (1) artérias, que levam o sangue do coração para o corpo, possuem paredes mais espessas e elásticas; (2) veias, que levam ao coração o sangue vindo do corpo, têm paredes mais finais se comparadas às artérias; (3) capilares, que são vasos de conexão entre artérias e veias, possuem uma única camada celular e é o local onde ocorrem as trocas gasosas entre os tecidos. Observe a Figura 8. 102 UNIUBE Além do coração e vasos sanguíneos, o sangue também faz parte do sistema cardiovascular. O sangue é dividido didaticamente em três partes: plasma, glóbulos brancos, glóbulos vermelhos. Grande porcentagem (90%) do plasma é de água onde encontram-se dissolvidos os nutrientes (aminoácidos, glicose, lipídios e sais minerais). Os glóbulos brancos são as células de defesa do organismo. Por fim, glóbulos vermelhos, também chamados de hemácias, possuem uma vasta quantidade de hemoglobina que tem a propriedade de transportar o oxigênio (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Agora, já relatado o funcionamento dos três componentes do sistema cardiovascular, para compreendermos o funcionamento desse sistema, devemos nos atentar ao conceito de débito cardíaco (DC). DC se refere à quantidade de sangue ejetado pelo ventrículo esquerdo por minuto. De maneira geral, o DC se relaciona ao entendimento de quanto (quantidade) de sangue que circula no corpo em um minuto. E ele é dado pelo disparo do potencial de ação no coração (frequência cardíaca) vezes o quanto de sangueque é ejetado a cada batimento (volume sistólico). Em média, em um minuto, cinco litros de sangue circulam no corpo humano em condição de repouso. 7.1.4 Sistema cardiovascular e exercício Durante a prática de exercício físico (efeito agudo), ocorre uma alteração no funcionamento do sistema cardiovascular para atender ao aumento da demanda. Diante da prática do exercício, há um aumento da quantidade de sangue circulante por minuto (DC). O DC irá ampliar à medida que a intensidade e a duração do exercício físico aumentam, conforme a da frequência cardíaca e o volume sistólico. A frequência cardíaca aumenta de forma similar à intensidade UNIUBE 103 do esforço. O incremento da frequência se dá inicialmente pela retirada vagal (parassimpático) e posteriormente pelo acionamento do sistema nervoso simpático. Já o volume sistólico aumenta e quando chega a uma intensidade moderada de exercício atinge um platô e não aumenta mais. Esse platô demostra que o volume de enchimento cardíaco chegou à sua capacidade máxima (Figura 9) (BRUM et al., 2004). Observe a Figura 9: Retirada vagal (parassimpático) termo utilizado para determinar a redução da ação do sistema nervo parassimpático, nervo este que tem como nome nervo vago. Figura 9 – Comportamento do débito cardíaco (DC), frequência cardíaca (FC) e volume sistólico (VS) de acordo com a intensidade do exercício Fonte: Elaborado pela autora. Além de compreender o efeito agudo do exercício físico no sistema cardiovascular, também devemos entender as adaptações (efeito crônico) do sistema diante do treinamento físico. Uma das adaptações mais conhecidas do sistema cardiovascular é a bradicardia de repouso, ou seja, redução da frequência cardíaca de repouso. A bradicardia pode ser explicada por alguns fatores, sendo eles: (1) redução da atividade simpática no coração; (2) redução da frequência intrínseca de marcapasso cardíaco e (3) aumento da atividade parassimpática (BRUM et al., 2004). 104 UNIUBE Além de uma bradicardia, outro efeito agudo é o aumento do volume sistólico. Portanto, para cada batimento, mais sangue é ejetado. Esse aumento do volume sistólico está relacionado à hipertrofia excêntrica, aumentando o tamanho do coração, fazendo com que haja uma possibilidade de aumento do volume diastólico final (quantidade de sangue que cabe dentro do coração quando ele está relaxado) (BRUM et al., 2004). Outra adaptação do treinamento físico no sistema cardiovascular é a hipotensão (redução da pressão arterial) crônica em pessoas hipertensas. Pessoas treinadas podem reduzir valores pressóricos e desta maneira contribuir para controle dessa patologia que é muito recorrente na população (POWERS; HOWLEY, 2014). Considerações finais7.2 A partir do conhecimento supracitado, podemos compreender que há uma relação entre o sistema cardiovascular com o respiratório. Ambos trabalham em conjunto para atender a demanda do organismo, diante do suprimento de oxigênio e nutrientes e da remoção do dióxido de carbono. Além disso, vale ressaltar a importância da interação entre os componentes dos sistemas para o bom funcionamento. Outro ponto relevante é o entendimento dos efeitos agudos e crônicos de cada sistema. Entendam que o efeito agudo é necessário para que, a longo prazo, as adaptações para melhor funcionamento do organismo sejam alcançadas. Resumo • Sistema cardiovascular tem a função de suprir as demandas do organismo em termos de nutrientes e oxigênio. • O sistema respiratório repõe o oxigênio e elimina o dióxido de carbono para o meio externo. UNIUBE 105 • O sistema respiratório possui duas zonas: zona respiratória e zona condutora. • Durante o exercício físico, a ventilação por minuto aumenta, pelo aumento da frequência respiratória e volume corrente; • Não existe uma adaptação do pulmão de pessoas treinadas em relação às destreinadas. • O sistema cardiovascular é composto pelo coração, vasos sanguíneos e sangue. • O coração possui controle intrínseco cardíaco e externo (controle autonômico). • Durante o exercício, para suprir a demanda, há uma elevação do débito cardíaco em decorrência do aumento da frequência cardíaca e do volume sistólico. • São adaptações do sistema cardiovascular diante da prática do exercício físico a longo prazo: bradicardia, hipotensão crônica, aumento do volume sistólico. BRUM, Patricia Chakur et al. Adaptações agudas e crônicas do exercício físico no sistema cardiovascular. Rev. Paul. Educ. Física, v. 18, n. 1, p. 21-31, 2004. KENNEY, W. Larry; WILMORE, Jack H.; COSTILL, David L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5. ed. Barueri: Manole, 2013. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. SISTEMA Cardiovascular. Sistema Respiratório. Produção de Flávio Miranda. Vídeo. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=R1mOEbfhzGk. Acesso em: 23 mar. 2021. Referências Introdução Sistema hormonal Capítulo 8 No Capítulo 2, conversamos a respeito de um conceito extremamente importante, denominado de “Sistema de controle biológico”. Todas as variáveis fisiológicas tendem a manter um equilíbrio, denominado de homeostase. O sistema de controle biológico possui a função de manter a homeostasia. Você deve estar se perguntando sobre a relação entre o sistema de controle biológico e o sistema hormonal, não é mesmo?! Pois bem, grande parte do controle das variáveis fisiológicas depende da secreção de hormônios. Portanto, de maneira geral, para o controle efetivo da homeostasia, dois sistemas trabalham em conjunto: o sistema nervoso e o sistema hormonal. Falando em sistema hormonal, você sabe do que se trata? E, se sim, você já ouviu falar de algum hormônio e sua respectiva função? Possivelmente já escutou o termo adrenalina, ou testosterona, insulina ou algo do tipo? Pois bem, esses são hormônios e cada um deles exerce uma função importante para controle fisiológico. Durante o exercício, o comportamento dos hormônios pode alterar? Além disso, quais hormônios você acredita que sejam de extrema importância durante e após a prática de exercício físico? 108 UNIUBE Muitas perguntas foram levantadas. Possivelmente você conseguiu responder a algumas. Ao final do capítulo, esperamos que fiquem claras as respostas de cada questionamento levantado. Vale ressaltar que, durante a execução de exercício físico, uma gama de hormônios trabalham a fim de manter o corpo em equilíbrio e em funcionamento efetivo para a realização da tarefa exigida. Dependendo do tipo de estímulo empregado pelo profissional, as respostas hormonais podem variar, alterando o efeito agudo e o crônico. Para tanto, o conhecimento do efeito hormonal é determinante para um bom controle das variáveis do treinamento físico. Ao término deste capítulo, esperamos que você seja capaz de: • explicar a função do sistema endócrino; • descrever os mecanismos de atuação dos hormônios nas células; • identificar as glândulas e seus respectivos hormônios; • avaliar o efeito hormonal durante a prática de exercício físico. 8.1 Sistema neuroendócrino 8.1.1 Glândulas e hormônios 8.2 Considerações finais Objetivos Esquema Sistema neuroendócrino8.1 O sistema neuroendócrino refere-se à interdependência entre o sistema nervoso com o sistema hormonal para manter a homeostasia corporal. O sistema endócrino é responsável pelo controle das atividades UNIUBE 109 metabólicas do organismo, atuando, a longo prazo, através de liberação de hormônios no sangue que circulam até os tecidos. Por outro lado, o sistema nervoso libera neurotransmissores para transmitir sinais de um nervo para outro, ou do neurônio para o tecido. Como supracitado, o sistema endócrino libera hormônios, que por sua vez são substâncias químicas produzidas e liberadas por glândulas endócrinas e atuam controlando o funcionamento de órgãos, mantendo a homeostasia.Apresentação Prezado(a) aluno(a), Este livro foi projetado para que você tenha uma melhor compreensão sobre as estruturas geradoras ou limitadoras e funcionais do corpo humano. O estudo da fisiologia humana e do exercício irá lhe proporcionar um conhecimento sobre o funcionamento dos sistemas orgânicos e suas conexões e alterações durante a prática de exercício físico. Em um primeiro momento, o livro apresenta uma abordagem básica dos conceitos de fisiologia, assim como de exercício e atividade física em seus momentos de análise (agudo, subagudo e crônico). Por fim, os demais capítulos, irão tratar do funcionamento do sistema em homeostase e durante a prática de exercício físico. Vejamos. No primeiro capítulo, intitulado “Conceitos e contextos da Fisiologia do Exercício”, veremos os conceitos básicos destinados ao componente para que os capítulos posteriores possam ser compreendidos de uma forma mais efetiva. Além disso, abordaremos termos ditos de forma recorrente em nossa prática profissional, tais como atividade física e exercício físico serão conceituados. Em “Sistema de controle”, apresentaremos a definição de sistemas de controle biológico e demostraremos o controle do funcionamento dos sistemas fisiológicos, bem como a conexão entre eles para manter o equilíbrio das variáveis fisiológicas em repouso e durante o exercício. No capítulo 3, “Metabolismo e exercício físico”, versaremos acerca da produção de energia biologicamente utilizável e a relação entre as vias energéticas anaeróbias e aeróbias durante os diferentes tipos de exercício físico. Já, no capítulo 4, “Sistema neuromuscular”, teremos a descrição das etapas da contração muscular, bem como os tipos de fibras musculares existentes com suas devidas classificações. Além disso, será explanado os fatores que geram fadiga neuromuscular afetando o desempenho físico. No capítulo “Termorregulação”, falaremos a respeito dos mecanismos de controle da temperatura corporal, a importância do controle hídrico, além do conhecimento da detecção dos sinais e sintomas da desidratação. Em “Exercícios em ambientes externos”, discorremos acerca da prática de exercício físico em ambientes extremos tais como ambientes com altitude elevada, bem como ambientes com poluição. A performance, nesses ambientes, pode ser alterada diante de alterações fisiológicas, desencadeadas pelas situações específicas empostas pelo ambiente. No capítulo 7, intitulado “Sistema cardiorrespiratório”, trataremos da relação entre o sistema pulmonar e cardiovascular e o funcionamento em conjunto desses sistemas para manter a oferta de nutrientes e oxigênio para os tecidos, em condição de repouso e suas alterações durante o exercício para suprir a demanda. E, finalmente, no último capítulo, “Sistema hormonal”, apresentamos as principais glândulas do corpo humano e seus respectivos hormônios. Além disso, será destaca a função dos principais hormônios, inclusive sua função durante a prática de exercício físico. Todos os capítulos são acompanhados de introdução, objetivo, esquema, desenvolvimento, abordando detalhadamente a temática e, por fim, as considerações finais e um resumo. Além disso, os capítulos contam com figuras e quadros didaticamente desenhados e legendados, ilustrando os assuntos abordados e facilitando a sua compreensão. Ademais, o livro apresenta momentos reflexivos e de curiosidades, o que muito irá agregar para a sua formação profissional. Vale ressaltar que ao final de cada capítulo estão algumas sugestões de leituras para que possa aprofundar a ampliar o conhecimento. Bons estudos! Introdução Conceitos e contextos da Fisiologia do ExercícioCapítulo 1 Por mais que hoje você não pratique um exercício estruturado e sistematizado, algum dia você já foi exposto(a) a essa situação, certo?! Tente recordar quais foram as alterações que o seu corpo teve ao realizar o exercício. Você pode ter sentido o seu coração bater mais forte, ou ter ficado um pouco ofegante, transpirou, não é mesmo?! Ainda pensando nos dias em que realizou exercícios físicos, você percebeu alguma resposta diferente do seu corpo quando praticou no frio ou no calor?! Alimentado ou em jejum?! Pela manhã ou pela noite?! Além disso, as respostas de quando você realizou musculação foram as mesmas de quando você estava correndo na esteira?! Essas e mais outras perguntas serão discutidas por toda a disciplina. Caso você pratique uma modalidade esportiva, a corrida por exemplo, você começou correndo cinco quilômetros no primeiro dia?! Possivelmente sua resposta foi não. Apenas após meses de treinamento, é que foi possível alcançar uma longa quilometragem. A pergunta é: quais adaptações o seu corpo sofreu para que fosse possível melhorar seu desempenho?! 2 UNIUBE Ainda que as perguntas pareçam envolver uma série de áreas de conhecimento, as respostas são de natureza fisiológica. O conhecimento das alterações e adaptações do organismo, frente a um estresse (exercício físico), exige uma base de conhecimento da Fisiologia do Exercício. Portanto, este livro fornecerá uma base para coomprensão dos ajustes e adaptações do corpo humano em detrimento da prática de um exercício físico estruturado e sistematizado. Sendo assim, neste capítulo, você conseguirá distinguir termos recorrentes em nossa prática profissional, tais como atividade física e exercício. Exercício é uma das ferramentas do profissional de Educação Física e você deve conhecer os tipos e suas definições. Além disso, o conhecimento da expressão comportamento sedentário e suas implicações irá trazer uma informação robusta para que você possa trabalhar em prol da saúde da população, que, diga-se de passagem, permanece por horas em comportamento sedentário. Ao término deste capítulo, você deverá ser capaz de: • definir os termos atividade física, exercício físico, treinamento físico; • explicar os comportamentos sedentários e suas implicações; • explicar o que é fisiologia e o que é Fisiologia do Exercício; • demonstrar efeito agudo e crônico do exercício físico. 1.1 Definições conceituais de atividade física, exercício físico e treinamento físico 1.1.1 Definição de atividade física e exercício físico 1.1.2 Atividade física e saúde 1.1.3 Comportamento sedentário 1.2 Considerações finais Objetivos Esquema UNIUBE 3 1.1 Definições conceituais de atividade física, exercício físico e treinamento físico O termo fisiologia (do grego antigo Physis, “função ou funcionamento”, e Logos, “estudar ou discurso”) refere-se à ciência que estuda as funções físicas e bioquímicas dos seres vivos. De maneira geral, a fisiologia se empodera dos conceitos da química e da física para explicar como ocorrem as funções vitais dos organismos e suas respostas e adaptações frente aos estímulos do meio ambiente (FORJAZ; TRICOLI, 2011). Compreendendo o conceito de fisiologia, fica fácil imaginar a função da área de conhecimento da Fisiologia do Exercício, certo?! De maneira simplificada, a Fisiologia do Exercício, também denominada de Fisiologia do Esforço, estuda como o funcionamento do organismo (funções orgânicas) se adapta ao estresse imposto pelo exercício físico (FORJAZ; TRICOLI, 2011). Em outras palavras, a Fisiologia do Exercício avalia os efeitos fisiológicos agudos e crônicos do exercício sobre os inúmeros sistemas corporais (ROCHA et al., 2006). Após entendermos o conceito de Fisiologia do Exercício, dois termos devem ser salientados para compreensão da área de conhecimento, sendo eles: efeito agudo e crônico do exercício. Efeito agudo, também denominado de “respostas”, é um efeito que acontece imediatamente ou logo após uma única sessão de exercício físico, ou seja, alterações que ocorrem em detrimento à execução do exercício. Por outro lado, efeitos crônicos, termo esse relacionado a “adaptações”, são observados em um indivíduo que treinou por um período (semanas, meses de prática de exercício físico), portanto correspondemOs hormônios podem ser divididos em diversas classes como: (1) quanto à natureza e (2) quanto à solubilidade. Diante da natureza química os hormônios podem ser divididos em esteroides ou proteínas. A natureza química influencia na maneira com que o hormônio é transportado no sangue. Os hormônios à base de esteroide (gordura) são transportados acoplados a uma proteína. Por outro lado, hormônios proteicos são transportados de forma isolada pelo sangue até o tecido. No que se refere à solubilidade, os hormônios podem ser lipossolúveis ou hidrossolúveis. Os hormônios lipossolúveis (à base de esteroides) atravessam a membrana plasmática e exercem sua função dentro da célula. Em contrapartida, hormônios hidrossolúveis não ultrapassam a membrana para exercer sua função e possuem um receptor na membrana das células (POWERS, HOWLEY, 2014). 8.1.1 Glândulas e hormônios O corpo humano possui diversas glândulas endócrinas (Figura 1). Neste momento, iremos apresentar as principais glândulas e seus respectivos hormônios secretados. Para que seja possível compreendermos o controle fisiológico e sua relação com a prática de exercício físico, devemos ter o conhecimento da função dos hormônios. 110 UNIUBE A Figura 1 ilustra a localização das glândulas e seus respectivos hormônios. Entre as glândulas existentes, podemos citar: (1) pâncreas produzindo os hormônios glucagon e insulina; (2) tireoide produzindo tri-iodotironina, tiroxina e calcitonina; (3) suprarrenal produzindo catecolaminas (epinefrina e norepinefrina); (4) testículos produzindo testosterona; (5) ovários produzindo estrogênios etc. (FOX, 2007). Figura 1 – Ilustração das glândulas endócrinas existentes e seus respectivos hormônios Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. UNIUBE 111 Antes de relatar cada hormônio e sua respectiva função, é necessária a compreensão do controle para secreção dos hormônios, que se dá através do eixo hipotálamo-hipófise (Figura 2). O hipotálamo faz parte do sistema nervoso central e regula várias funções do organismo. Além disso, o hipotálamo se conecta à hipófise (glândula mãe). Como foi dito no início do capítulo, a interação entre sistema nervoso e endócrino é de extrema importância para a homeostase. A hipófise é dividida em duas porções: lobo anterior (também denominado de adeno-hipófise) e lobo posterior (ou neuro-hipófise). Essas porções se divergem em relação à localização anatômica, bem como à função. A neuro-hipófise não produz hormônios, apenas realiza o armazenamento e secreção, diferentemente da adeno-hipófise que produz e secreta hormônios (Figura 2) (FOX, 2007). Figura 2 – Ilustração da ligação hipotálamo-hipófise, bem como a divisão da hipófise e seus respectivos hormônios Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 112 UNIUBE A adeno-hipófise produz e secreta vários hormônios que regulam a secreção hormonal de outras glândulas como ovário, tireoide e adrenal, por exemplo. São hormônios produzidos pela adeno-hipófise: adrenocorticotrófico (ACTH), foliculoestimulante (FSH), hormônio luteinizante (LH), hormônio estimulante da tireoide (TSH), hormônio do crescimento (GH) e prolactina (POWERS, HOWLEY, 2014). O hormônio do crescimento é produzido pela adeno-hipófise e é estimulado durante a execução do exercício físico, quando há uma redução na concentração de glicose plasmática e durante o sono. O GH possui uma importante função de estimular a captação de aminoácidos pelo tecido muscular, a síntese proteica e o crescimento ósseo (Figura 3) (FOX, 2007). Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Figura 3 – Ilustração da regulação de produção do hormônio do crescimento (eixo hipotálamo- hipófise) e sua função UNIUBE 113 A neuro-hipófise armazena dois hormônios, sendo eles: ocitocina e hormônio antidiurético (ADH, também denominada de vasopressina). O ADH possui a função de reduzir a perda de água do corpo humano, favorecer a reabsorção de água nos túbulos renais e como consequência manter os líquidos (Figura 4). O ADH é estimulado quando ocorre uma baixa concentração hídrica ou baixo volume plasmático, que é comum quando se realiza exercício físico em ambiente quente e utiliza da produção de suor pelas glândulas sudoríparas para controle térmico (POWERS, HOWLEY, 2014). Figura 4 – Ilustração do hormônio antidiurético e sua função de retenção de líquido Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. 114 UNIUBE Figura 5 – Ilustração dos hormônios produzidos na glândula tireoide e seu controle pelos hormônios produzidos na hipófise Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Outra glândula que produz importantes neurônios é a tireoide. A glândula tireoide produz tri-iodotironina (T3) e tiroxina (T4). Os hormônios tireoidianos têm uma importante função no controle da taxa metabólica basal. Além da produção de T3 e T4, a tireoide também libera a calcitonina, que regula a concentração de cálcio no plasma. Quando há um aumento da concentração de cálcio no plasma, aumenta-se a produção de calcitonina para que ela bloqueie a liberação de cálcio nos ossos e estimule a excreção nos rins (Figura 5) (KENNEY, WILMORE, COSTILL, 2013). UNIUBE 115 A glândula suprarrenal produz diversos hormônios. Essa glândula é subdividida em medula suprarrenal e córtex suprarrenal. Na região suprarrenal, são produzidas as catecolaminas (adrenalina e noradrenalina) e na região do córtex suprarrenal os hormônios esteroides aldosterona e cortisol (KENNEY, WILMORE, COSTILL, 2013) (Figura 6). Adrenalina e noradrenalina estão envolvidas no controle da pressão arterial (aumentando a frequência cardíaca e a resistência periférica total) e na concentração de glicose no plasma (aumenta a quebra das reservas de glicogênio). Durante a prática de exercício físico, há um aumento na produção desses hormônios (POWERS, HOWLEY, 2014). A aldosterona, produzida no córtex suprarrenal, possui uma importante função de reabsorção de sódio e da secreção de potássio nos rins. Devido à sua importante função de controle da relação de sódio com água corporal, ela exerce um papel relevante no volume plasmático e, como consequência, na pressão arterial. Já o cortisol, hormônio produzido pela mesma glândula, possui diversas funções, entre elas: manutenção da glicose em condição de jejum e durante a prática de exercício físico; estimula a mobilização de gordura do tecido adiposo; promove a degradação de proteínas (KENNEY, WILMORE, COSTILL, 2013). 116 UNIUBE Figura 6 – Ilustração da glândula suprarrenal e suas áreas (córtex e medula) com os respectivos hormônios produzidos Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Outra glândula que merece destaque é o pâncreas. Os hormônios liberados são a insulina e o glucagon. A insulina é secretada pelas células beta das ilhotas de Langerhans e é considerada o único hormônio hipoglicemiante, uma vez que ela facilita a captação de glicose em diversos tipos de células, principalmente as musculares e as do fígado, onde a molécula de glicose será armazenada na forma de glicogênio. Portanto, quando aumenta-se a concentração de glicose no sangue, a insulina é produzida para que a glicose seja captada e armazenada nos tecidos. Quando há um problema na produção ou ação da insulina e as concentração de glicose permanecem elevadas, temos o quadro de diabetes (FOX, 2007) Diferentemente da insulina, o glucagon é um hormônio hiperglicemiante, ou seja, ele tem a função de aumentar a concentração de glicose no plasma. Portanto, quando há uma redução nos níveis de glicose no UNIUBE 117 Pesquisando na internet, pode-se encontrar várias animações acerca do sistema endócrino. Elas são interessantes porque nos mostram o sistema no organismo humano, com mobilidade. O vídeo “Sistema Endócrino – Animação”, disponibilizado por Gustavo Barbosa, mostra esse sistema em detalhes. Para assistir ao vídeo, acesse: https://www.youtube.com/watch?v=pmwy7lnA3iY O vídeo traz as principais glândulas, seus respectivos hormôniose suas funções. Vale ainda ressaltar que a animação também relata uma doença metabólica, denominada diabetes, comum na população mundial e brasileira, que pode ter como fisiopatologia alteração na produção hormonal de insulina. PESQUISANDO NA WEB plasma, o pâncreas (células alfa de Langerhans) libera glucagon e estimula a quebra das reservas de glicogênio. Durante a prática de exercício físico, há um aumento da produção de hormônios hiperglicemiantes, sendo eles: glucagon, catecolaminas e cortisol (POWERS, HOWLEY, 2014). Considerações finais8.2 A partir dos conhecimentos contemplados neste capítulo, podemos compreender que há uma relação entre o sistema nervoso e endócrino para manter a homeostasia. O corpo possui diversas glândulas endócrinas que secretam hormônios que possuem diversas funções. Vale ressaltar a importância da glândula hipófise no controle nas demais glândulas e sua relação com o hipotálamo. Durante a execução do exercício físico, há um aumento da secreção dos hormônios hiperglicemiantes e uma redução do hipoglicemiante. Além 118 UNIUBE disso, dependendo do grau de desidratação, aumenta-se a produção de aldosterona e ADH para controle hídrico. Outros hormônios que aumentam durante a prática de exercício físico é o GH e a testosterona a fim de estimular a síntese proteica. Resumo • Para manter o corpo humano em homeostase, é imprescindível a interação entre o sistema nervoso e o sistema hormonal. • O sistema endócrino possui diversas glândulas que secretam hormônios (substâncias químicas). • Os hormônios podem ser divididos em diversas em classes, como: (1) quanto à natureza (proteico ou esteroide) e (2) quanto à solubilidade (lipossolúvel e hidrossolúvel). • A hipófise é considerada a glândula mãe por controlar a produção de hormônios das diversas glândulas existentes. A hipófise se conecta com o hipotálamo e é dividida em dois lobos: adeno-hipófise e neuro- hipófise. • O GH tem a função de estimular a síntese proteica e o crescimento ósseo (hipófise anterior). O ADH favorece a reabsorção de água nos túbulos renais (hipófise posterior). • Os hormônios tireoidianos são responsáveis pelo controle do metabolismo basal (T3, T4) e concentração dos íons de cálcio (calcitonina). Por outro lado, a glândula suprarrenal produz uma ampla diversidade de hormônios com diversas funções: controle da pressão, controle da glicemia e retenção de sódio. • Os hormônios da glândula endócrina pâncreas são responsáveis pelo controle da glicemia, sendo a insulina um hormônio hipoglicemiante e o glucagon o hiperglicemiante. UNIUBE 119 Referências FOX, Stuart Ira. Fisiologia humana. 7. ed. Barueri: Manole, 2007. KENNEY, W. Larry; WILMORE, Jack H.; COSTILL, David L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5. ed. Barueri: Manole, 2013. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. SISTEMA Endócrino. Produção de Gustavo Barbosa. Vídeo. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=pmwy7lnA3iY. Acesso em: 23 mar. 2021.às alterações funcionais decorrentes de um período prolongado e regular de treinamento físico (FORJAZ; TRICOLI, 2011). 4 UNIUBE Após a leitura conceitual da expressão efeito agudo, você conseguiria citar alguma resposta fisiológica que ocorre durante a execução do exercício? Após a leitura conceitual da expressão efeito crônico, você conseguiria citar alguma adaptação fisiológica que ocorre após um período de treinamento físico? Para que fiquem claros os conceitos (agudo e crônico), citarei alguns exemplos. São exemplos comuns dos efeitos agudos fisiológicos durante o exercício: taquicardia (aumento da frequência cardíaca), sudorese, aumento da temperatura corporal, aumento da frequência respiratória. Por outro lado, como efeito crônico: bradicardia (redução da frequência cardíaca), hipertrofia muscular (aumento do tamanho do músculo) etc. Para que fiquem claros os conceitos de efeito agudo e efeito crônico, iremos usar uma variável fisiológica, como exemplo, para compreendermos os possíveis interesses da Fisiologia do Exercício. Imagine: você é um cientista do exercício e pretende avaliar o comportamento da frequência cardíaca diante da execução do exercício físico (corrida) de uma pessoa. Caso o seu interesse seja saber se a frequência cardíaca se altera durante a realização do exercício físico, seria análise do efeito __________, por outro lado, se seu objetivo é avaliar o efeito após meses de treinamento regular na frequência cardíaca, seu interesse se torna investigar o efeito ___________. Agora, veja se acertou: agudo e crônico. AGORA É A SUA VEZ UNIUBE 5 1.1.1 Definição de atividade física e exercício físico Para que possam conversar sobre o campo de conhecimento da Fisiologia do Exercício, há a necessidade de compreender a diferença de dois termos, atividade física e exercício físico. No cotidiano as pessoas usam esses termos (atividade física e exercício) como sinônimos, entretanto: eles apresentam uma distinção no meio acadêmico. Observe os conceitos a seguir e reflita acerca das diferenças entre eles. Para que fique clara a compressão entre a distinção dos termos atividade física e exercício físico, devemos nos atentar a algumas características. Você acredita que o simples fato de você tomar banho faz com que você gaste mais energia do que se estivesse em uma condição de repouso?! Para que possa responder, volte o olhar para o conceito no esquema acima e reflita se o banho seria uma atividade física ou um exercício físico. O fato de tomar banho é um exercício estruturado? Possui um objetivo de melhora de função física/ fisiológica? Caso as respostas sejam negativas, o ato de tomar banho pode ser considerado um exercício físico? Você deve ter notado que o ato de tomar banho é uma atividade física (Figura 1) e não um exercício físico (Figura 2). 6 UNIUBE Figura 1 – Atividade física Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Figura 2 – Exercício físico Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Portanto, a partir de agora, compreenda que existe uma diferença conceitual entre os termos supracitados e, necessariamente, para que você afirme estar fazendo um exercício físico, precisa atender a alguns critérios. Maria mora a três quarteirões de sua prima Joana. a) Caso Maria visite sua prima duas vezes por semana. O que Maria fez? Uma atividade física ou um exercício físico? Para responder, observe as informações e releia os conceitos. AGORA É A SUA VEZ UNIUBE 7 b) Caso Maria se programe para ir três vezes por semana na casa de Joana, no tempo de 10 minutos, com o objetivo de melhorar a capacidade cardiorrespiratória, Maria está realizando uma atividade física ou um exercício físico? Agora, veja se acertou: a) atividade física e b) exercício físico. 1.1.2 Atividade física e saúde Após compreender o conceito de atividade física, precisamos conhecer a importância da prática da atividade física para a saúde. Apesar de muitos acreditarem que apenas o exercício físico possui correlação com a melhora ou manutenção da saúde, a prática de atividade física cotidiana tem se mostrado de grande relevância para saúde humana. Numerosos estudos têm destacado a importância da prática de atividade física para a prevenção e tratamento de Doenças Crônicas Não Transmissíveis (DCNT), bem como na redução de mortalidade por doenças cardiovasculares (PAFFENBARGER et al., 2007). Além dos benefícios supracitados acima, há uma melhora no âmbito mental e social (BARBOSA et al., 2015), auxiliando desta maneira na qualidade de vida. IMPORTANTE! Diante de fortes evidências da importância da atividade física no retardo das DCNT, a Organização Mundial de Saúde (OMS) vem sensibilizando os países quanto à importância da mudança do estilo de vida inativo para um perfil fisicamente ativo, a fim de proporcionar mais qualidade de vida. De acordo com a OMS, a fim de melhorar as funções musculares e cardiorrespiratórias e reduzir o risco de DCNT, deve-se realizar no mínimo 150 minutos de intensidade moderada de atividade aeróbia por 8 UNIUBE semana ou pelo menos 75 minutos de intensidade vigorosa de atividade física aeróbia por semana. Portanto, para que sejamos considerados fisicamente ativos, precisamos alcançar os minutos estipulados pela OMS (WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2011). Vale ressaltar que , para contabilizar os minutos, a atividade física deve ter uma duração mínima de 10 minutos contínuos. Atualmente, fala-se de uma somatória de minutos recomendados de atividade semanal (150 minutos) pela OMS, entretanto ela subdivide essa recomendação de acordo com faixa etária (criança, adultos e idosos). Verifique nos links, a seguir, o que seria recomendado para cada faixa etária em específico, de acordo com as recomendações da organização. De 5 a 17 anos: https://www.who.int/dietphysicalactivity/physical-activity-recommendations- 5-17years.pdf De 18 a 64 anos: https://www.who.int/dietphysicalactivity/physical-activity-recommendations- 18-64years.pdf Acima de 64 anos: https://www.who.int/dietphysicalactivity/global-PA-recs-2010.pdf Após realizar a pesquisa, cite os pontos semelhantes e diferentes entre as recomendações de acordo com cada faixa etária. Você deve ter constatado que diferente das outras faixas etárias, pessoas com idade entre 5 a 17 anos devem realizar pelo menos 60 minutos de atividade física moderada a vigorosa por dia. Por outro lado, pessoas entre PESQUISANDO NA WEB UNIUBE 9 18 a 64 anos e acima de 64 anos devem realizar 150 minutos de atividade física com intensidade moderada ou 75 minutos de intensidade vigorosa por semana. Vale ressaltar que as atividades devem perdurar por, pelo menos, 10 minutos contínuos. Uma diferença entre a recomendação 18 a 64 e a acima de 64 anos é que para benefícios adicionais, o grupo 2 (18 a 64 anos) deve realizar exercícios resistidos envolvendo grandes grupamentos musculares por, pelo menos, duas vezes por semana. Já no grupo 3 (acima de 64 anos), para benefícios adicionais a recomendação, além de solicitar o exercício resistido, orienta a prática de exercício de mobilidade por, ao menos, três vezes na semana. De maneira geral, a atividade física pode ser incluída no lazer (por exemplo: caminhada, jardinagem, dança), transporte (por exemplo: andar de bicicleta até o trabalho, o próprio trabalho, ou seja, no trabalho fazer uma atividade que eleve o gasto energético acima da condição de repouso) e doméstica (lavar louças, varrer a casa, limpar o banheiro). A partir da recomendação de atividade semanal da Organização Mundial de Saúde, você se considera um indivíduo fisicamente ativo?! Pensando na sua rotina semanal, você cumpre os 150 minutos de atividade física aeróbia de intensidade moderada por semana? PARADA PARA REFLEXÃO A ciência utiliza alguns recursos (avaliações) para caracterizar os sujeitos como fisicamente ativos ou inativos. Entre as avaliações, temos medidas diretas/objetivas e indiretas.Entre as medidas diretas/objetivas do nível de atividade física, podemos citar a frequência cardíaca, uma vez que essa é um indicador direto da resposta fisiológica de alguém à atividade física. Outra medida direta são os monitores de atividade, acelerômetro e pedômetro (REIS; PETROSKI; LOPES, 2000). 10 UNIUBE Acelerômetros “são aparelhos portáteis que são sensíveis à aceleração do corpo e transformam esta informação em unidades de gasto energéticos.” (HENSLEY; AINSWORTH; ANSORGE, 1993, p. 58). Entre os acelerômetros existentes, o mais utilizado é o Caltrac. Por outro lado, o pedômetro é um contador mecânico que grava movimentos de passos em resposta à aceleração vertical do corpo (REIS; PETROSKI; LOPES, 2000). Diferentemente dos itens supracitados (avaliações diretas), existem avaliações subjetivas ou indiretas, que seriam a forma de avaliar o nível de atividade física através de questionários. Entre eles, o Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ – International Physical Activity Questionnaire) vem sendo o mais utilizado e tem demostrado uma alta correlação com as medidas diretas. O Questionário Internacional de Atividade Física (IPAQ) tem se mostrado eficiente para avaliar o nível de atividade física da população. O instrumento classifica os sujeitos como fisicamente ativos ou inativos de acordo com o tempo gasto semanalmente realizando atividade física. Para que avalie o seu nível de atividade física, acesse o link e responda ao questionário (IPAQ). http://www.webipaq.com.br/ Após conhecer o instrumento e respondê-lo, foi possível identificar as subdivisões para avaliação do nível de atividade física (doméstica, trabalho etc.)? Além disso, você é considerado uma pessoa fisicamente ativa? PESQUISANDO NA WEB Embora haja evidências dos efeitos positivos da atividade física, há um número grande de pessoas inativas (BARETTA; BARETTA; PERES, 2007; MORAES et al., 2009; SOUZA, 2011; HALLAL et al., 2012). Um estudo realizado com 575 adultos de ambos os sexos encontrou uma prevalência de inatividade física em 57,4% (BARETTA; BARETTA; PERES, 2007). UNIUBE 11 Outro estudo objetivou avaliar a prevalência de inatividade física em 122 países no ano de 2012. Em todo o mundo, 31,1% dos adultos (acima de 15 anos) não atingem as recomendações de atividade física para a saúde. No que se refere em específico à população brasileira, estimou-se que 49,2% dos adultos não praticavam, pelo menos, 150 minutos semanais de atividade física moderada a vigorosa (HALLAL et al., 2012). Diversos estudos têm demostrado uma redução de jovens e crianças fisicamente ativas (GONÇALVES et al., 2009), e como consequência passam a sofrer alterações metabólicas, aumentando, dessa maneira, o número de crianças e jovens obesos, por exemplo (CABRERA et al., 2014). Acrescentando, estudos com humanos e animais demostraram que a redução no número de passos provoca uma redução da aptidão aeróbia, além de alterações na composição corporal, mesmo sem ocorrer mudanças na ingestão calórica e no peso corporal (LAYE et al., 2010). Além da população jovem, outra faixa etária que demostra uma alta prevalência de pessoas inativas é a população idosa (QUEIROZ et al., 2016). O estudo de Queiroz et al. (2014) contou com a participação de 316 idosos, nele, constata-se que a prevalência de inatividade física (avaliada através do questionário IPAQ) foi de 46,5%. Além disso, os autores demostraram que a inatividade física está associada positivamente com a idade, a falta de ocupação, a dependência nas Atividades Instrumentais da Vida Diária (AIVD) e nas Atividades Básicas de Vida Diária (ABVD). É comum, quando tratamos de ciência na terceira idade, dividirmos os termos de atividade em Atividades Instrumentais da Vida Diária (AIVD) e Atividades Básicas da Vida Diária (ABVD). CURIOSIDADE 12 UNIUBE As ABVD são tarefas básicas de autocuidado que incluem: alimentar-se, ir ao banheiro, vestir-se, escolher a própria roupa, arrumar-se e cuidar da higiene pessoal. Por outro lado, as AIVD são habilidades complexas necessárias para viver de maneira independente, ou habilidades que permitem a integração de uma pessoa na comunidade, sendo inclusas: ir às compras, utilizar o telefone e outros aspectos de comunicação, utilizar transportes (dirigir ou usar transporte público), gerenciar medicações, gerenciar finanças, entre outros. 1.1.3 Comportamento sedentário Além da importância da avaliação do nível de atividade física, o termo comportamento sedentário também tem ganhado destaque na literatura científica. Comportamento sedentário “é o termo direcionado para as atividades que são realizadas na posição deitada ou sentada e que não aumentam o dispêndio energético acima dos níveis de repouso” (MENEGUCI et al., 2015, p. 1). Autores descobriram que “41,5% da população mundial com 15 anos ou mais despende quatro horas ou mais por dia em comportamento sedentário” (HALLAL et al., 2012, p. 1). São exemplos de atividades sedentárias relacionadas a uma baixa exigência energética, ver televisão, assistir às aulas, usar o computador, jogos eletrônicos na posição sentada, entre outros. São exemplos de atividades sedentárias as que estão relacionadas com uma exigência energética baixa, como ver televisão, o uso do computador, assistir às aulas, trabalhar ou estudar numa mesa e a prática de jogos eletrônicos na posição sentada. (AMORIM; FARIA, 2012; OWEN et al., 2010 apud MENEGUCI et al., 2015, p. 163). Estudos têm demonstrando uma forte relação entre tempo sentado e incidência de DCNT e mortalidade (HU, 2003; KATZMARZYK et al., 2009). Hu (2003) avaliou o tempo gasto de uma pessoa assistindo televisão (TV) e demostrou que independentemente se as pessoas UNIUBE 13 realizam exercício ou são sedentárias, um prolongado tempo gasto assistindo à TV está associado a um maior risco de ser obeso e ter Diabetes do tipo 2. Além disso, outro trabalho revelou uma relação entre tempo sentado e causa de mortalidade por doenças cardiovasculares e câncer (KATZMARZYK et al., 2009). Após compreender a distinção entre os termos atividade física e comportamento sedentário, faça uma reflexão do seu dia e quanto tempo você gasta dele em comportamento sedentário. PARADA PARA REFLEXÃO Em um estudo realizado com 4210 estudantes do ensino médio, “verificou-se prevalência de exposição a comportamento sedentário de 40,9% [...] em dias de semana e 49,9% em dias de final de semana” (TENÓRIO et al., 2010, p. 1). Vale ressaltar que foram considerados expostos ao comportamento sedentário aqueles que preferiram assistir à TV por três horas ou mais por dia. Além disso, os autores demostraram que o local de residência, o turno de aulas e a participação nas aulas de educação física foram fatores associados à exposição a comportamento sedentário em dias de semana. Estudantes residentes em áreas rurais podem apresentar mais chances de serem classificados como insuficientemente ativos. Esses resultados podem estar associados à oferta de área pública de lazer, tais como quadras e praças, nas cidades. Além disso, o turno da aula pode se associar à inatividade física, uma vez que o turno da tarde, ficando disponível (livre), leva os adolescentes a procurarem mais atividades e brincadeiras quando confrontado com o turno matutino. 14 UNIUBE Considerações finais1.2 A partir dos conceitos supracitados, podemos concluir que há uma distinção entre as expressões atividade física e exercício físico. Além disso, compreender o efeito do exercício físico no momento da execução (agudo), bem como a sua adaptação diante do tempo de prática (crônico) são áreas de conhecimento da Fisiologia do Exercício. Resumo • Fisiologia do Exercício estuda como o funcionamento do corpo se adapta ao estresse imposto pelo exercício físico. • Efeito agudo refere-se a respostas observadas durante ou imediatamente após a realização de um exercício físico ou atividade física. • Adaptações funcionaisque são decorrentes do treinamento físico são denominadas de efeito crônico. • Atividade física refere-se a qualquer movimento corporal produzido pela musculatura esquelética que resulte em um gasto energético acima da condição de repouso. • Exercício físico refere-se a uma atividade sistematizada, planejada, orientada e que possui o objetivo de melhorar uma aptidão. • Estudos têm destacado a importância da prática de atividade física para a prevenção e tratamento de DCNT, bem como na redução de mortalidade por doenças cardiovasculares. • São medidas comumente utilizadas para avaliar nível de atividade física: acelerômetro, pedômetro, frequencímetro, questionários. • Fisicamente ativo refere-se ao sujeito que cumpre a recomendação mínima de prática de atividade física semanal da OMS (150 minutos de atividade física moderada por semana), por outro lado, insuficientemente ativo relaciona-se a pessoas que não atingem o nível mínimo recomendado. UNIUBE 15 • Atividades que são realizadas na posição deitada ou sentada que não elevam o gasto energético acima dos níveis de repouso são denominadas de comportamento sedentário. • Estudos têm demostrado uma relação entre comportamento sedentário e mortalidade por doenças cardiovasculares e câncer. Referências BARBOSA, Anderson Pedroso et al. Level of physical activity and quality of life: a comparative study among the elderly of rural and urban areas. Revista Brasileira de Geriatria e Gerontologia, [s.l.], v. 18, n. 4, p. 743-754, dez. 2015. BARETTA, Elisabeth; BARETTA, Marly; PERES, Karen Glazer. Nível de atividade física e fatores associados em adultos no Município de Joaçaba, Santa Catarina, Brasil. Cadernos de Saúde Pública, [s.l.], v. 23, n. 7, p. 1595-1602, jul. 2007. CABRERA, Thays Fernanda Castilho et al. Análise da prevalência de sobrepeso e obesidade e do nível de atividade física em crianças e adolescentes de uma cidade do sudoeste de São Paulo. 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Se isso aconteceu e se manteve, possivelmente o médico o diagnosticou com uma doença denominada de hipertensão arterial. Esses valores elevados e sustentados de pressão arterial demostram que algo não está correto. Talvez isso não tenha ocorrido com você, mas pôde ver acontecer com algum familiar. Podemos fazer a mesma reflexão com a temperatura corporal. Sempre que sua temperatura era medida, ela estava próxima de 37ºC, certo?! Poderíamos citar qualquer variável fisiológica, frequência cardíaca, frequência respiratória, índice glicêmico, entre outras, que, possivelmente sempre que analisadas em condição de repouso elas iriam permanecer próximo de um 20 UNIUBE valor. Então, pense: por qual motivo nossas variáveis fisiológicas mantêm um valor constante ou próximo dele? Além disso, quem controla nossas variáveis fisiológicas? Para que possa responder aos questionamentos anteriores, precisamos compreender a história da Fisiologia do Exercício e sua evolução como conhecimento. Bem como as interações dos sistemas orgânicos para tal controle fisiológico. Portanto, o capítulo irá revelar componentesimportantes que controlam todas as variáveis fisiológicas e, além disso, como o exercício físico irá se comportar diante do controle do funcionamento biológico. Com este conhecimento, você irá prescrever o exercício físico de uma forma mais segura e assertiva, compreendendo as alterações e conseguindo prever os benefícios diante da aplicação daquele estímulo específico em seu aluno. Ao término deste capítulo, esperamos que seja capaz de: • definir o sistema de controle; • explicar a função dos componentes do sistema de controle; • demonstrar os sistemas de controle biológico; • avaliar o efeito do exercício físico sobre o sistema de controle biológico. 2.1 Sistema de controle biológico 2.1.1 Funções dos sistemas de controle e seus componentes 2.1.2 Exemplo de sistema de controle biológico 2.1.3 Exercício físico e sistema de controle biológico 2.2 Considerações finais Objetivos Esquema UNIUBE 21 Sistema de controle biológico2.1 Para que possamos compreender o funcionamento dos sistemas de controle, há a necessidade de discutirmos dois termos relevantes, “homeostase” e “estado estável”. Para discutirmos sobre o termo homeostasia, iremos trazer um breve histórico sobre um fisiologista chamado Walter Bradford Cannon. Em meados da década de 90, Cannon começou a se interessar pelos mecanismos de manutenção da constância fisiológica, ou seja, ele se dedicava a avaliar os mecanismos que mantêm as variáveis fisiológicas próximas da constância. A partir de então, o fisiologista começou a formular o conceito de homeostase. A ideia teve início no Congresso dos Médicos e Cirurgiões Americanos, em 1925, e posteriormente foi contemplado em um artigo científico (BRITO; HADDAD, 2017). A homeostasia (do grego Homeo, forma abreviada de homoio, “semelhante” ou “similar” e stasis, “estático”) é um termo que concerne a algo semelhante que admite alguma variação. Portanto, refere-se à constância que o organismo mantém em condição de repouso ou a manutenção do ambiente interno constante (BRITO; HADDAD, 2017). Compreendendo o termo homeostase e compreendendo o controle interno do organismo, convidamos você a testar seu controle biológico. Determine três horários do seu dia. Vá, por quatro dias seguidos, à fármarcia e peça para aferir sua pressão arterial e/ou sua temperatura corporal. Anote sempre os resultados e, após os quatro dias, compare se há um equilíbrio, ou constância nos valores encontrados. Após isso, faça uma reflexão sobre a sua compreensão de homeostasia e os possíveis fatores que poderiam rompê-la. EXPERIMENTANDO 22 UNIUBE Ao analisarmos a Figura 1, a seguir, podemos observar o comportamento da frequência cardíaca de dois sujeitos (sujeito 1 e sujeito 2) por quinze segundos (segundo 5 ao 20). Compreendendo o termo homeostasia, é possível identificar que ambos os sujeitos estiveram em equilíbrio e em algum momento esse equilíbrio foi rompido, concorda?! Figura 1 – Avaliação do comportamento da frequência cardíaca (batimento por minuto/bpm), observada por 15 segundos de dois sujeitos (sujeito 1 e sujeito 2). Fonte: Da autora (2020). Ao analisarmos a figura anterior, podemos observar que o sujeito 1 (inicia-se com a linha mais baixa) mantém uma homeostase da frequência cardíaca, do segundo 5 até o 12. Posteriormente a isso, há uma variação grande da variável (frequência cardíaca) que descaracteriza o conceito estudado (homeostase). Por outro lado, o sujeito 2 começa com os valores oscilando (reduzindo) e alcança a homeostase da frequência cardíaca por volta do segundo 13 até o segundo 20. Analise a figura a seguir (Figura 2) e observe o comportamento da temperatura corporal no sujeito 1 (inicia-se com a linha mais baixa) e no sujeito 2. AGORA É A SUA VEZ UNIUBE 23 Observe os seguintes pontos: É possível notar a homeostasia da temperatura corporal nos dois sujeitos? Houve algum sujeito que demostrou quebra na homeostasia? Se sim, justifique sua resposta. Figura 2 – Avaliação do comportamento da temperatura corporal (°C), observada por 15 segundos de dois sujeitos (sujeito 1 e sujeito 2) É importante você ter percebido que houve inicialmente (até os oito segundos iniciais) uma homeostase em ambos os sujeitos. Por outro lado, o sujeito 2, após os oito segundos, rompeu (quebra) a homeostase, variando os valores de temperatura de forma expressiva, até 40º. Vale ressaltar que a quebra da homeostase pode estar vinculada a fatores internos (alterações fisiológicas anormais/ estado febril) ou fatores externos (prática de exercício físico). Fonte: Da autora (2020). 24 UNIUBE Além do contexto já discutido anteriormente (homeostase), outro termo que ganha importância quando discutimos Fisiologia do Exercício é o estado estável ou “steady state”. Diferentemente de homeostasia, estado estável é utilizado por fisiologistas do exercício, referindo-se a um ambiente interno constante em condição de estresse (exercício físico). Em outras palavras, estado estável refere-se ao momento em que há um equilíbrio entre as demandas impostas pelo organismo (exercício físico) e as respostas deste a demandas (POWERS; HOWLEY, 2014). Ao analisarmos a resposta da frequência cardíaca em um esforço físico constante (intensidade constante) por alguns minutos, podemos observar que, no início do exercício, ela aumenta de forma linear e posteriormente atinge um platô (Figura 3). Chamamos de estado estável o momento que uma variável fisiológica atinge um equilíbrio em condição de esforço. (POWERS; HOWLEY, 2014). Figura 3 – Avaliação do comportamento da frequência cardíaca (batimentos por minuto), observada por 38 segundos do sujeito 1 realizando exercício físico constante Fonte: Da autora (2020). Analise a figura a seguir (Figura 4) e observe o comportamento da temperatura corporal nos sujeitos (1 e 2) que estão realizando exercício físico constante (mesma intensidade). Observe os seguintes pontos: É possível notar o surgimento do estado estável nos dois sujeitos? Houve algum sujeito que atingiu o estado estável mais rápido do que outro? Se sim, em qual segundo isso ocorreu? AGORA É A SUA VEZ Figura 4 – Avaliação do comportamento da temperatura corporal (°C), observada por 20 segundos dos sujeitos (1 e 2) que estão realizando exercício físico constante Fonte: Da autora (2020). 2.1.1. Funções dos sistemas de controle e seus componentes Compreendendo os dois termos (homeostasia e estado estável), é possível discutirmos o conceito de sistema de controle biológico. Entenda que os nossos sistemas orgânicos trabalham em conjunto para manter o corpo em homeostase. Portanto, sistema de controle, refere-se aos mecanismos responsáveis por manter o nosso corpo em equilíbrio (FOX, 2007). 26 UNIUBE Assim, o sistema de controle possuirá sempre três componentes que trabalharão de forma interligada a fim de manter a homeostase, em outras palavras, manter os parâmetros físicos e químicos próximo do constante. Os três componentes são: (1) receptores, que possuem a função de perceber ou captar as alterações em variáveis fisiológicas e encaminhar uma mensagem ao (2) centro de integração que, ao analisar a informação encaminhada pelo receptor, encaminha uma mensagem adequada para o componente (3) efetor, que possui a função de corrigir aquilo que houve variação (rompimento da homeostase) e foi detectado pelo receptor (Figura 5) (FOX, 2007). Figura 5 – Ilustração dos três componentes do sistema de controle (receptor, centro de controle e efetor) Fonte: Adaptado de FOX (2007, p. 7). É importante destacar que a maioria dos sistemas de controle biológicos funcionam através da retroalimentação negativa (Figura 6). O termo retroalimentação negativa está relacionado à reação inversa do controle daquilo que foi perturbado ou alterado, ou seja, se uma variável fisiológica UNIUBE 27 reduziu seus valores além do esperado (quebrou a homeostase), a resposta do sistema de controle será de aumentaros valores da variável. Caso aconteça o contrário, se uma variável aumentar seus valores acima do normal, a resposta de controle do sistema será de reduzir aquela variável (FOX, 2007). Figura 6 – Sistema de controle e sua relação com a resposta inversa (retroalimentação negativa) para controle e retorno da homeostasia Fonte: Da autora (2020). José afere constantemente sua pressão arterial e possui valores pressóricos dentro da normalidade (120/80 mmHg). Diferentemente da normalidade, em dois dias que José aferiu a pressão, ela estava irregular. No dia (A), a sua pressão estava 100/50 mmHg e no dia (B) a pressão estava 150/100 mmHg. Pensando no conceito de controle do sistema biológico e na forma desse controle (retroalimentação negativa), em qual dos dias o papel do sistema será de aumentar a variável em questão e em qual dia o intuito do sistema é reduzir a variável pressão arterial? Observação: não se esqueça do conceito de retroalimentação negativa. Agora, veja se acertou: No primeiro dia (A) a resposta será de aumentar a variável em questão. No segundo dia (B), a resposta será de redução da pressão arterial. AGORA É A SUA VEZ 28 UNIUBE 2.1.2. Exemplo de sistema de controle biológico Todo e qualquer sistema orgânico é controlado pelo sistema de controle com seus três componentes. Para que você compreenda o funcionamento e o controle das variáveis fisiológicas, em seguida serão citados alguns controles fisiológicos. A nossa temperatura corporal está quase sempre em constância (valor próximo a 37°C), quando esse valor foge da constância (temperatura a 40°C) sabemos que há um problema, certo?! A pergunta é: como nossa temperatura mantém o valor sempre próximo a 37°C? A resposta é: devido à ação do sistema de controle biológico. Para que possamos manter nossa temperatura a um valor desejável, precisamos de algo que perceba alteração ou mudança da temperatura. O nosso corpo possui receptores térmicos na pele e na região anterior do hipotálamo. Portanto, o primeiro componente (receptores) do sistema de controle em relação ao controle da temperatura são os receptores térmicos na pele e no hipotálamo. Esses receptores percebem alteração na temperatura e encaminham uma mensagem para o centro de integração que, no caso do controle em questão, é o hipotálamo. O hipotálamo recebe a mensagem dos receptores, avalia e ordena ações para a solução do problema (efetores). A mudança térmica percebida pelos receptores pode ser de aumento ou redução da temperatura. Caso o estímulo tenha sido de aumento da temperatura corporal, o hipotálamo irá ordenar ações que reduzam a temperatura, como estimular as glândulas sudoríparas a produzir suor e inibir a atividade simpática que irá gerar uma vasodilatação periférica (aumentar o calibre do vaso). Por outro lado, caso o estímulo seja por redução da temperatura corporal, o UNIUBE 29 hipotálamo irá estimular a vasoconstrição periférica (reduzir o calibre do vaso) para que o sangue fique envolta dos órgãos (região central) os aquecendo, além disso, o hipotálamo irá também estimular atividade muscular, gerando calafrios (tremores) para que haja aumento da temperatura corporal (WILMORE; COSTILL; KENNEY, 2013). Analise a descrição supracitada do controle da temperatura corporal e encontre quem são os receptores, o centro de controle e quais foram os efetores, tanto no aumento quanto na redução da temperatura corporal. Agora, veja se acertou: Receptores: subcutâneo (pele) e hipotálamo Centro de controle: Hipotálamo Efetores – resposta à queda da temperatura: vasoconstrição periférica, calafrios e atividade muscular. Efetores – resposta ao aumento da temperatura: vasodilatação periférica, produção de suor. AGORA É A SUA VEZ Outro exemplo de ação do sistema de controle biológico é no controle da pressão arterial. De modo geral, nossa pressão arterial média é 93 mmHg (homeostasia), entretanto, há a possibilidade de rompermos a homeostasia e é nesse momento que os sistemas de controle irão agir. Temos receptores que percebem quando há alteração na pressão com a qual o sangue sai do coração, no caso do controle da pressão arterial, eles são denominados de barorreceptores. Os barorreceptores estão localizados no arco aórtico e seio carotídeo e captam alteração na pressão que o sangue faz nos vasos sanguíneos ao sair do coração. Ao detectar uma alteração na pressão, os barorreceptores encaminham uma mensagem ao bulbo. O bulbo irá analisar a informação, encaminhada pelos receptores, e irá ordenar uma ação que resolva o problema. 30 UNIUBE Caso haja um aumento da pressão arterial, o bulbo irá acionar ações para reduzi-la, essas ações são: aumento da atividade parassimpática no coração, gerando uma redução da frequência cardíaca (bradicardia reflexa) e uma redução da atividade simpática nos vasos sanguíneos, gerando uma vasodilatação (aumento do calibre do vaso), reduzindo dessa forma a pressão arterial. Por outro lado, caso tenha ocorrido uma redução da pressão arterial, o bulbo irá reduzir a atividade parassimpática no coração, propiciando um aumento da frequência cardíaca (taquicardia reflexa) da atividade simpática nos vasos sanguíneos, gerando uma vasoconstrição (redução do calibre do vaso), aumentando por esses dois mecanismos a pressão arterial (POWERS; HOWLEY, 2014). Analise a descrição do controle da pressão arterial e encontre quem é o receptor, o centro de controle e quais foram os efetores, tanto no aumento quanto na redução da pressão arterial. Agora, veja se acertou: Receptores: barorreceptor Centro de controle: bulbo Efetores – resposta ao aumento da pressão: aumento da atividade parassimpática (resposta bradicardia reflexa) e vasodilatação (gerada para inibição da atividade simpática). Efetores – resposta à redução da pressão: redução da atividade parassimpática (resposta taquicardia reflexa) e vasoconstrição (gerada pela ativação da atividade simpática). AGORA É A SUA VEZ É importante que você observe que os dois sistemas citados como exemplo (temperatura corporal e pressão arterial) foram controlados por retroalimentação negativa, ou seja, quando o estímulo ou perturbação foi de aumento de uma variável fisiológica, a resposta do sistema de controle biológico foi para a variável reduzir (FOX, 2007). UNIUBE 31 2.1.3. Exercício físico e sistema de controle biológico É possível romper a homeostasia de diversas maneiras, algum problema agudo (febre, por exemplo), por questões emocionais (estresse, por exemplo), mudança de ambiente (lugar quente para um ambiente frio, mudança de altitude), entre outros. Além dos possíveis fatores que perturbam a homeostase, o exercício físico é um dos principais instrumentos para rompê-la e fazem com que diversos sistemas de controle biológico trabalhem. Para que possa entender o efeito do exercício físico nos sistemas fisiológicos, vamos imaginar uma prova de atletismo de 400 metros: (1) durante a execução da prova, ocorrerá um aumento da temperatura corporal, portanto exigindo que o sistema de controle de temperatura trabalhe para que esse incremento de temperatura seja controlado; (2) aumento do consumo de oxigênio e produção de metabólitos, fazendo com que aumente a frequência respiratória e cardíaca (com objetivo de manter a oferta de oxigênio e eliminar o gás carbônico); (3) há um aumento de íons de hidrogênio no músculo, gerando acidose muscular, portanto necessariamente é preciso acionar os sistemas de equilíbrio ácido-base (POWERS; HOWLEY, 2014). Vale ressaltar que, dependendo da duração do exercício, bem como sua intensidade de esforço, podem ser manifestadas alterações fisiológicas diferentes e acionamento de sistemas de controle em proporções diferentes. Por outro lado, toda vez que se realizar um exercício físico, lembre-se de que vários sistemas de controle biológico trabalharão para controlar as perturbações causadas pelo exercício. Considerações finais2.2 Podemos concluir,a partir das informações supracitadas, que todo o funcionamento fisiológico do corpo humano é controlado pelo sistema de controle biológico, que possui três componentes: os receptores, centro 32 UNIUBE de controle e efetores. Qualquer alteração em um dos três componentes pode desencadear perturbação no funcionamento do organismo. Além disso, a prática de exercício físico é o teste mais dramático para os sistemas de controle biológico, por outro lado, o treinamento físico (efeito crônico) melhora o funcionamento dos chamados sistemas de controle biológico. Resumo • Homeostase refere-se à manutenção do ambiente interno constante ou inalterado em condição de repouso. • Estado estável relaciona-se a um ambiente interno constante em condição de estresse (exercício físico). • Sistemas de controle biológico são mecanismos responsáveis por manter a homeostasia. • São componentes do sistema de controle biológico: (1) receptor, que percebe alterações e encaminha informação para o centro de controle; (2) caixa de controle, que avalia o sinal encaminhado pelo efetor e ordena ações para resolução; (3) efetor, que executa as ações ordenadas pela caixa de controle. • A maior parte dos sistemas de controle biológico trabalham por retroalimentação negativa. • O principal instrumento que altera as funções fisiológicas e faz com que os sistemas de controle biológicos sejam acionados é o exercício físico. Referências BRITO, Ivana; HADDAD, Hamilton. A formulação do conceito de homeostase por Walter Cannon. Filosofia e História da Biologia, v. 12, n. 1, p. 99-113, 2017. FOX, Stuart Ira. Fisiologia humana. 7. ed. Barueri: Manole, 2007. POWER, Scott K; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. WILMORE. Jack H.; COSTILL, David L.; KENNEY, W. Larry. Fisiologia do esporte e do exercício. 5. ed. Barueri: Manole, 2013. Introdução Metabolismo e exercício físico Capítulo 3 Já parou para pensar do que seu corpo necessita para conseguir realizar uma contração muscular?! Somente pelo fato de manter as células vivas, necessitamos de energia para isso e quando realizamos um exercício físico essa necessidade energética aumenta de forma exponencial. Sabemos que o corpo precisa de energia, entretanto, qual é a energia que o corpo utiliza e de onde vêm essa produção de energia?! Vocês já devem ter ouvido falar de metabolismo aeróbio e anaeróbio, não é mesmo?! Pois bem, iremos aprofundar nossos conhecimentos acerca da produção de energia em condição de prática de exercício físico. Reflitam de acordo com o conhecimento que possuem sobre metabolismo. Qual o comportamento do metabolismo em condição de repouso, no ínicio da realização do exercício físico, durante e após? Além disso, quais as respostas metabólicas ao exercício de alta intensidade, incremental e contínuo? 34 UNIUBE Para que possa compreender a relação entre produção de energia e sua relação com o exercício físico, este capítulo irá abordar de maneira simples e objetiva as vias energéticas, bem como os substratos que participam da produção de energia e as variáveis que possam interferir no funcionamento do metabolismo energético. Diante do objetivo específico de sua sessão de exercício físico, o conhecimento da via energética utilizada se faz de grande importância, uma vez que a dependência dessa via irá influenciar diretamente no substrato depredado e no efeito crônico almejado. Portanto, o conhecimento e a compreensão sobre os fatores que influenciam a utilização das vias energéticas é importantíssimo para sua atuação profissional. Ao término deste capítulo, esperamos que você seja capaz de: • explicar a função dos substratos como produtores de energia durante o exercício físico; • explicar sobre as vias energéticas anaeróbias para produção de energia; • explicar sobre a via energética aeróbia e sua contribuição para produção de energia; • discutir a relação entre intensidade e duração do exercício físico com as vias energéticas; • demonstrar os fatores reguladores da seleção de combustível durante a execução do exercício físico. Objetivos UNIUBE 35 3.1 Substratos energéticos 3.1.1 Estimativa de utilização de substratos 3.1.2 Fatores que influenciam na seleção de substratos 3.2 Bioenergética 3.2.1. Vias energéticas anaeróbias 3.2.2. Via energética aeróbia 3.3 Considerações finais Esquema Substratos energéticos3.1 O corpo humano necessita de consumir nutrientes (carboidratos, gorduras e proteínas) para fornecer energia necessária para manter o funcionamento celular tanto em condição de repouso, quanto durante a realização de exercício físico. Em condição de repouso, a utilização predominante de substrato para obtenção de energia é de gordura. Por outro lado, durante a execução de exercício físico, carboidrato e gordura são os nutrientes primários, sendo que o maior consumo de um ou de outro irá depender de vários fatores que iremos discutir ao longo deste capítulo. A proteína, por sua vez, contribui com uma pequena parte para formação de energia (POWERS; HOWLEY, 2014). O nutriente carboidrato, quando armazenado, fornece ao corpo a cada 1 grama aproximadamente 4 kcal/energia. As células armazenam carboidrato no músculo e no fígado na forma de glicogênio e, para utilização metabólica, o glicogênio é convertido em glicose (Figura 1). Portanto, quando há um aumento nas concentrações de glicose, há a necessidade de armazenamento nos tecidos (músculo e fígado), sendo esta reação denominada de glicogênese. Por outro lado, quando há uma redução nas concentrações de glicose no sangue, as reservas são requebradas e o nome da reação é glicogenólise (quebra de glicogênio em glicose). 36 UNIUBE Figura 1 – Esquema de armazenamento e utilização de carboidrato Fonte: Da autora (2020). Diferentemente do carboidrato, a gordura, quando armazenada, fornece ao corpo, a cada 1 grama, aproximadamente 9 kcal/energia. As células armazenam gordura no tecido subcutâneo na forma de triglicerídeo (3 ácidos graxos livres + glicerol). Já para obtenção de energia primária de gordura, ela deve estar na forma de Ácido graxo livre (Figura 2). O processo de quebra de triglicerídeo em ácido graxo livre é denominado de lipólise, e o processo de formação para o armazenamento denomina-se lipogênese (ANDRADE; RIBEIRO; CARMO, 2006). Figura 2 – Esquema de forma de armazenamento e utilização da gordura Fonte: Da autora (2020). UNIUBE 37 A proteína, quando armazenada, fornece ao corpo, a cada 1 grama, aproximadamente 4 kcal/energia. As células armazenam proteína no músculo na forma de proteína e, para utilização metabólica, ela é quebrada em aminoácidos (Figura 3). Para que a proteína participe de modo efetivo no metabolismo energético, o aminoácido é convertido no fígado em glicose, reação essa denominada de gliconeogênese. Figura 3 – Esquema de forma de armazenamento e utilização da proteína Fonte: Da autora (2020). É possivel calcular o total de Kcal energia de uma pessoa após uma refeição. Basta saber o total de gramas consumido de cada nutriente (gordura, carboidrato e proteína). Caso Maria faça a ingestão de 40 gramas de gordura, 80 gramas de carboidrato e 60 gramas de proteína, qual o total de Kcal energia que Maria ingeriu? Sabemos que uma grama de gordura fornece um total de 9 kcal energia. Sendo assim, se Maria consumiu 40 gramas, teremos um total de 360 kcal/ energia de gordura. Carboidratos e proteínas a cada grama fornecem 4 kcal/ energia. Maria ingeriu 80 gramas de carboidrato que daria 320 kcal/energia de carboidrato. A quantidade de proteína ingerida foi de 60 gramas, que daria o total de 240 kcal/energia de proteína. Fazendo o total de Kcal/energia da refeição, temos o total de 920 kcal/energia (360+ 320 + 240). EXEMPLIFICANDO! 38 UNIUBE 3.1.1 Estimativa de utilização de substratos Dentre as estratégias para estimar acontribuição (em percentual) de cada substrato para o metabolismo energético, existe uma técnica não invasiva denominada de razão de troca respiratória (R). Para realizar essa técnica, faz-se um teste denominado de ergoespirometria e, a partir disso, calcula-se a razão entre o débito de dióxido de carbono (VCO2) e o volume de oxigênio consumido (VO2). A razão entre VCO2/O2 é chamada de razão de troca respiratória. Para se utilizar a R como estimativa de utilização de substrato durante o exercício, é importante que o indivíduo alcance o estado estável. Devido ao fato da oxidação de gorduras requerer mais oxigênio do que o carboidrato, quando realizada a R, é possível identificar a contribuição dos substratos. A R irá variar entre 1 e 0,7, quanto maior a R, mais próximo do 1, maior a contribuição do carboidrato. Por outro lado, quanto menor a R, mais próximo do 0,7, maior a contribuição da gordura. A Tabela 1 retrata a contribuição (%) de cada substrato de acordo com o valor de R. Tabela 1 – Percentual de gordura e carboidrato determinados pela razão de troca respiratória (R) R Gordura (%) Carboidrato (%) 0,70 100 0 0,75 83 17 0,80 67 33 0,85 50 50 0,90 33 67 0,95 17 83 1,0 0 100 Fonte: Da autora (2020). Substrato Em bioquímica, é designado substrato um composto químico que sofre uma reação catalisada por uma ou mais enzimas. Os substratos energéticos principais são obtidos da dieta: carboidratos, proteínas e gorduras. Quando esses substratos são oxidados a gás carbônico e água nas células, é liberada energia pela transferência de elétrons para o oxigênio. A energia desse processo de oxidação gera calor e adenosina trifosfato (ATP). UNIUBE 39 Durante o nível 4 de um teste incremental, após calcular o QR de Maria, o resultado foi 1. Qual o substrato está sendo utilizado (depredado) para fonte de metabolismo para obtenção de energia? No mesmo nível do teste, o QR de João estava em 0,80. Qual substrato está sendo predominantemente utilizado por João? Agora, veja as respostas: Durante o nível 4, a utilização é 100% carboidrato para Maria. Para João, no estágio 4, a utilização predominante era de carboidrato. AGORA É A SUA VEZ 3.1.2 Fatores que influenciam na seleção do substrato Durante a execução de exercício físico, os macronutrientes primários que auxiliam na produção de energia são gordura e carboidrato. Para que os macronutrientes sejam depredados, com maior proporção de gordura ou carboidrato, existem alguns fatores importantes para se discutir, como intensidade, duração, reservas corporais etc. (POWERS; HOWLEY, 2014). De maneira geral, quanto menos intenso for o exercício, maior a utilização de gordura, enquanto os carboidratos são recrutados em maior porcentagem quando o exercício é intenso (alta intensidade), portanto, o R aumenta de modo que a intensidade do exercício se eleva (COYLE, 1995; CERMAK; VAN LOON, 2013). Outro fator que influencia na seleção do combustível é a duração da sessão de exercício. Caso realize um exercício de intensidade moderada, a R diminui ao longo do tempo, demostrando um deslocamento gradual 40 UNIUBE para contribuição de gordura. Além disso, outro fator que contribui para a seleção de combustíveis é a reserva corporal de glicogênio muscular, glicose plasmática, ácido graxo livre plasmático e triglicerídeo muscular (POWERS; HOWLEY, 2014). Caso os estoques de glicogênio muscular estejam acabando, a via energética anaeróbia lática fica comprometida. Desta forma, a dependência da via aeróbia começa a ser potencializada assim como a utilização de gordura como fonte primária. Bioenergética3.2 Bioenergética são reações químicas de transferência de energia dos macronutrientes (proteínas, gorduras e carboidratos) em energia biologicamente utilizada (adenosina trifosfato) para trabalho celular. Todas as reações químicas no corpo coletivamente são denominadas de metabolismo (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Como supracitado, metabolismo é um conjunto de reações químicas, e a velocidade com que essas reações ocorrem são controladas por catabolizadores, denominados de enzimas (FOX, 2007; KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). Alguns fatores afetam a atividade enzimática, tais como temperatura e pH (POWERS; HOWLEY, 2014). As células podem gerar energia por três vias metabólicas: sistema anaeróbio alático, sistema anaeróbio lático e aeróbio. 3.2.1. Vias energéticas anaeróbias Vias energéticas anaeróbias são vias que produzem energia biológica (adenosina trifosfato - ATP) sem a presença de oxigênio. Existem duas vias que independem da produção de oxigênio para produção de ATP: via anaeróbia alática e via anaeróbia lática. UNIUBE 41 Via anaeróbia alática também denominada de Sistema ATP-CP ou Sistemas Fosfagênios é o método mais simples e como consequência o mais rápido para obtenção de energia. Para produção de ATP, faz-se apenas uma reação química. O músculo esquelético armazena uma pequena quantidade de molécula de fosfato de alta energia denominada de fosfocreatica ou CP (também chamada de fosfato de creatina). Nesse sistema, basta a CP doar seu fosfato inorgânico (Pi) para uma molécula de adenosina difosfato (ADP), transformando-a na molécula biologicamente utilizável, a adenosina trifosfato (ATP). A enzima creatina quinase regula essa reação (POWERS; HOWLEY, 2014) (Figura 4). Figura 4 – Reação química do sistema anaeróbio alático. Nota: CP: fosfocreatina; ADP: adenosina difosfato; ATP: adenosina trifosfato; C: creatina Fonte: Da autora (2020). Apesar de ser um sistema simples, possui limitações que fazem com que perdure de 8 a 12 segundos na prática de exercício físico. Dentre os fatores limitantes, temos a baixa quantidade de estoque de fosfocreatina no músculo, além disso a ressíntese de CP (creatina receber um fosfato e voltar a ser CP) acontece somente em condição de repouso (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). O segundo sistema anaeróbio, também denominado de sistema anaeróbio lático ou glicólise anaeróbia, acontece no sarcoplasma (citosol) da célula e envolve uma série de reações que ocorrem a partir da degradação de glicose, formando duas moléculas de ácido pirúvico ou ácido lático e dois ATPs. 42 UNIUBE Diferente da via anaeróbia alática, a via anaeróbia lática necessita de uma sequência de 10 reações para que sejam formadas energias biológicas. Essa sequência de reações se divide em duas fases: fase de investimento e fase de geração (Figura 5). A fase de investimento irá gastar duas moléculas de ATP para prosseguir as reações, por outro lado, na fase de geração, serão formados quatro ATPs. Como há um gasto de 2 ATPs nessa via e se formam 4 ATPs, a produção final desse sistema é de 2 ATPs. Figura 5 – Reações químicas da via glicolítica Fonte: Getty Images. Acervo Uniube. Exercícios de alta intensidade e curta duração (aproximadamente um minuto e trinta segundos) utilizam esse sistema predominantemente para produção de energia, entretanto, não diferente do sistema ATP-CP, sistema anaeróbio lático também possui fatores que limitam a sua utilização. O fator limitante do sistema é a chamada acidose muscular, ou seja, UNIUBE 43 acúmulo de hidrogênio no músculo esquelético. O hidrogênio se acumula no tecido muscular pela própria hidrólise (quebra) de ATP, pelas reações da via glicolítica e pela conversão de ácido lático em lactato (MACEDO; LAZARIM; SILVA; TESSUTI; HOHL, 2009). 3.2.2. Via energética aeróbia Sistema energético aeróbio, também denominado de sistema oxidativo, refere-se à via metabólica que, para produção de energia, necessita da presença de oxigênio. O processo de produção aeróbia de ATP é denominado de fosforilação oxidativa, acontece na mitocôndria e se divide em três estágios: 1. geração da molécula de Acetil coenzima A ou acetil-CoA; 2. oxidação do Acetil-CoA no ciclo de Krebs; 3. formação de ATP na cadeia transportadora de elétrons ou também denominada de cadeia respiratóriae suas funções. Vale ainda ressaltar que a animação também relata uma doença metabólica, denominada diabetes, comum na população mundial e brasileira, que pode ter como fisiopatologia alteração na produção hormonal de insulina. PESQUISANDO NA WEB plasma, o pâncreas (células alfa de Langerhans) libera glucagon e estimula a quebra das reservas de glicogênio. Durante a prática de exercício físico, há um aumento da produção de hormônios hiperglicemiantes, sendo eles: glucagon, catecolaminas e cortisol (POWERS, HOWLEY, 2014). Considerações finais8.2 A partir dos conhecimentos contemplados neste capítulo, podemos compreender que há uma relação entre o sistema nervoso e endócrino para manter a homeostasia. O corpo possui diversas glândulas endócrinas que secretam hormônios que possuem diversas funções. Vale ressaltar a importância da glândula hipófise no controle nas demais glândulas e sua relação com o hipotálamo. Durante a execução do exercício físico, há um aumento da secreção dos hormônios hiperglicemiantes e uma redução do hipoglicemiante. Além 118 UNIUBE disso, dependendo do grau de desidratação, aumenta-se a produção de aldosterona e ADH para controle hídrico. Outros hormônios que aumentam durante a prática de exercício físico é o GH e a testosterona a fim de estimular a síntese proteica. Resumo • Para manter o corpo humano em homeostase, é imprescindível a interação entre o sistema nervoso e o sistema hormonal. • O sistema endócrino possui diversas glândulas que secretam hormônios (substâncias químicas). • Os hormônios podem ser divididos em diversas em classes, como: (1) quanto à natureza (proteico ou esteroide) e (2) quanto à solubilidade (lipossolúvel e hidrossolúvel). • A hipófise é considerada a glândula mãe por controlar a produção de hormônios das diversas glândulas existentes. A hipófise se conecta com o hipotálamo e é dividida em dois lobos: adeno-hipófise e neuro- hipófise. • O GH tem a função de estimular a síntese proteica e o crescimento ósseo (hipófise anterior). O ADH favorece a reabsorção de água nos túbulos renais (hipófise posterior). • Os hormônios tireoidianos são responsáveis pelo controle do metabolismo basal (T3, T4) e concentração dos íons de cálcio (calcitonina). Por outro lado, a glândula suprarrenal produz uma ampla diversidade de hormônios com diversas funções: controle da pressão, controle da glicemia e retenção de sódio. • Os hormônios da glândula endócrina pâncreas são responsáveis pelo controle da glicemia, sendo a insulina um hormônio hipoglicemiante e o glucagon o hiperglicemiante. UNIUBE 119 Referências FOX, Stuart Ira. Fisiologia humana. 7. ed. Barueri: Manole, 2007. KENNEY, W. Larry; WILMORE, Jack H.; COSTILL, David L. Fisiologia do esporte e do exercício. 5. ed. Barueri: Manole, 2013. POWERS, Scott K.; HOWLEY, Edward T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. SISTEMA Endócrino. Produção de Gustavo Barbosa. Vídeo. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=pmwy7lnA3iY. Acesso em: 23 mar. 2021.