Fisiologia do Exercício: Fundamentos e Adaptações

Fisiologia do Exercício

Fundamentos da Fisiologia do Exercício

Bioenergética: Formas de Energia

• Química
• Elétrica
• Térmica (energia = Kcal)
• Mecânica
• Transferência de energia (esôfago, estômago e intestino)
• Nuclear (absorção pela pele para sintetizar vitamina D e cálcio)

Sistema Musculoesquelético

O sistema musculoesquelético necessita de energia para realizar atividade física. Atletas necessitam de uma dieta balanceada para otimizar a captação de energia.

Metabolismo

• Metabolismo: Conjunto de reações químicas que ocorrem em todo o organismo, dividindo-se em:
  • Anabolismo: Reações de síntese.
  • Catabolismo: Reações de degradação.

Bioenergia

• Bioenergia: Processo metabólico de transformação de energia, convertendo nutrientes alimentares em energia biologicamente utilizável.

Homeostase

• Homeostase: Manutenção do equilíbrio interno, incluindo a produção de ATP (trifosfato de adenosina), um composto altamente energético (7,3 Kcal/mol).

Substratos Energéticos

• Substrato Energético: Matéria ou substância que gera energia.

Carboidratos (4 kcal/g)

• Composição: Carbono, hidrogênio e oxigênio.
• Tipos: Monossacarídeos, dissacarídeos, polissacarídeos (ex: sacarose).
• Função: Principal fonte de energia, preservação das proteínas, ativador metabólico, combustível para o SNC (Sistema Nervoso Central).

Gorduras (Lipídios) (9 kcal/g)

• Composição: Carbono, hidrogênio e oxigênio.
• Tipos: Lipídios simples, compostos e derivados.
• Função: Fonte e reserva de energia, proteção de órgãos vitais.

Proteínas (4,2 kcal/g)

• Composição: Carbono, hidrogênio e oxigênio (aminoácidos essenciais e não essenciais).
• Função: Contribui para a estrutura tecidual (plasma, tecido, visceral, músculo); formação de pelos, cabelos, pele, unhas (queratina), ossos, tendões e ligamentos.

Ressíntese de ATP: Sistemas Energéticos

A ressíntese de ATP (trifosfato de adenosina) é crucial para o fornecimento de energia.

1) Sistema ATP-CP (Anaeróbio Alático)

• Promove a ressíntese de ATP através da utilização da energia da ligação fosfato-energética da creatina fosfato (CP).
• Reação: ATP → ADP + Pi (fosfato inorgânico) + Energia.
• A enzima ATPase catalisa essa ligação, liberando energia que pode ser utilizada para a realização de trabalho (ex: contração muscular).
• ADP: Difosfato de adenosina.
• Metabolismo Anaeróbio Alático: Energia fornecida pela hidrólise da creatina fosfato (CP).
• Características: Exercícios de alta intensidade e curta duração (2 a 6 segundos). Em exercícios crescentes, os estoques de CP diminuem, levando à transição para outros tipos de metabolismo.

2) Sistema Glicolítico (Anaeróbio Lático)

• Ressíntese de ATP a partir da transformação anaeróbia da glicose/glicogênio em ácido lático.
• Via: Glicogênio → Glicose → Ácido Pirúvico → Ácido Lático.
• Rendimento: 2 a 3 moles de ATP por mol de glicose/glicogênio.
• Capacidade e Duração: A capacidade de duração é diretamente relacionada à capacidade de ressíntese de ATP.
• Metabolismo Anaeróbio Lático ou Glicolítico: Energia fornecida pela glicose dos carboidratos.
• Características: Principalmente utilizado em exercícios de alta intensidade e curta duração (maior que 10 segundos).
• Observação: A glicólise envolve a degradação da glicose ou glicogênio para 2 moles de ácido pirúvico ou ácido lático. É uma via anaeróbia utilizada para transferir energia das ligações da glicose.
• Exemplos/Consequências: Atividade física após o almoço pode diminuir o desempenho, pois o metabolismo está direcionado para a região abdominal. Câimbras podem ocorrer devido à falta de oxigênio no músculo.

3) Sistema Oxidativo (Aeróbio)

• Ressíntese de ATP a partir da transformação de glicose/glicogênio, gorduras e aminoácidos com o uso de oxigênio (O2).
• Metabolismo Aeróbio ou Oxidativo: Energia fornecida por carboidratos, gorduras, proteínas e ácido lático.
• Processo: O ácido pirúvico, na presença de O2, entra na mitocôndria e é convertido em Acetil-CoA, que se desintegra e oxida no Ciclo de Krebs, formando ATP na cadeia respiratória.
• Características: Exercícios de baixa a moderada intensidade e longa duração (maior que 10 minutos).
• Rendimento: Liberação de 38 a 39 moles de ATP por mol de glicose, além de CO2 e H2O.
• Função do Ciclo de Krebs: Remover hidrogênios de vários substratos.

Respostas Fisiológicas ao Esforço

As respostas fisiológicas ao esforço dependem da capacidade física individual, incluindo:

• Consumo de O2 (VO2): Pode estar desequilibrado.
• Débito Cardíaco (DC): Capacidade do coração de ejetar sangue por minuto (aumenta 5 a 6 vezes durante o exercício).
• Diferença Arteriovenosa de O2 (D(a-v)O2): Maior concentração de O2 permite ao indivíduo mudar a velocidade.
• Sistemas Envolvidos: Respiratório, cardíaco e muscular.

Fórmula do VO2

VO2 (Consumo de O2) = DC (Débito Cardíaco) x D(a-v)O2 (Diferença Arteriovenosa de O2)

DC = VES (Volume Ejetado Sistólico) x FC (Frequência Cardíaca)

Extração Periférica de Oxigênio

A extração periférica de oxigênio (Diferença a-v O2) aumenta devido à queda da pressão venosa de O2 (PVO2) em resposta à necessidade de equilibrar ou extrair oxigênio de forma homogênea. Para determinar o VO2, é necessária uma integração precisa com as necessidades periféricas.

Como Aumentar o Débito Cardíaco (DC)?

O aumento do DC está diretamente relacionado à Frequência Cardíaca (FC) e ao Volume Sistólico (VS).

• DC em Repouso: 5-6 L/min
• DC em Exercício: 25-30 L/min

Em exercícios progressivos crescentes (ex: corrida na esteira), o DC aumenta às custas da FC e do VES (até 40-60% do VO2 máximo, ambos aumentam). Em exercícios com VO2 máximo > 60%, a melhora do DC dependerá apenas da FC, pois o VS se estabiliza (mecanismo de proteção para o coração).

Ajustes Cardíacos pelo Centro Cardiovascular (SNC)

O coração é ajustado pelo centro cardiovascular no Sistema Nervoso Central (SNC) através de:

• Mecanorreceptores: Aórticos e carotídeos.
• Mecanorreceptores Cardíacos.
• Metabolorreceptores Musculares: Adaptam o metabolismo muscular ao exercício para evitar a fadiga.

Respostas Eferentes do Centro Cardiovascular

• Retirada do Tônus Vagal: Aumenta a prontidão para a resposta.
• Aumento da Descarga Simpática: Torna o sistema mais responsivo.
• Ação das Catecolaminas: Aumenta a FC e a contratilidade miocárdica (melhora o VS e o DC).
• Vasoconstrição: Aumenta devido ao estímulo simpático.
• Vasodilatação Adrenérgica: Relacionada ao aumento da Pressão Arterial (PA).

Como o Volume Ejetado Sistólico (VES) Aumenta?

• Em Repouso:
  • Diástole: Aumento do retorno venoso.
  • Sístole: Aumento da contratilidade, diminuição do tempo sistólico, aumento do tempo para o enchimento diastólico.
• Em Exercício:
  • Aumento do volume de sangue que chega e do volume de sangue que sai.
  • O VES aumenta rapidamente no início do exercício e depois se estabiliza.
  • O VES é determinado por fatores como pré-carga, pós-carga e contratilidade miocárdica.

Retorno Venoso

O retorno venoso tem relação direta com o VES e é influenciado por:

• Bomba Muscular: Periférica e abdominal-torácica.
• Estimulação Simpática.

Alterações no DC afetam diretamente a FC, o VS e o Retorno Venoso (RV).

Fluxo Sanguíneo Periférico

• Em Repouso: 1 L/min (20% do DC).
• Em Exercício: 21 L/min (80-85% do DC).
• Aumento se deve a: Aumento do DC, redistribuição do fluxo sanguíneo, bomba muscular esquelética (capacidade do sangue de retornar ao coração).

Pressões Sanguíneas

• Pressão Arterial Sistólica (PAS): Pode atingir 200 mmHg.
• Pressão Arterial Diastólica (PAD): Pode atingir 110 mmHg.
• Pressão Capilar Periférica:
  • Repouso: 15-20 mmHg.
  • Exercício: 25-35 mmHg.
• Pressão da Artéria Pulmonar: < 15 mmHg (com recrutamento e distensão vascular pulmonar).

Fluxo Sanguíneo Coronário

• Em Repouso: 10-20% do DC (para o miocárdio).
• Em Exercício: Atinge 25% do DC.

O aumento é pequeno durante o exercício, pois o metabolismo coronário é altamente oxidativo (aeróbio) mesmo em repouso, e a demanda de oxigênio é satisfeita eficientemente.

Resumo das Respostas Cardiovasculares

• Débito Cardíaco (DC): Aumenta linearmente com o VO2 (consumo de oxigênio), sendo proporcional à necessidade muscular. O VO2 máximo está intimamente relacionado ao DC máximo.
• Fórmula: VO2 = DC (FC x VES) x C(a-v)O2.
• Volume Ejetado Sistólico (VES): Aumenta rapidamente no início do exercício e depois se estabiliza. Uma melhora importante é observada com o treinamento (atletas têm FC baixa devido a um músculo cardíaco mais forte e maior força de ejeção).
• Frequência Cardíaca (FC): Aumenta pela retirada do tônus vagal e, posteriormente, pela estimulação simpática. O aumento da FC é proporcional ao VO2.
• Captação de O2: O VES aumenta durante o exercício, principalmente no início da atividade, aumentando a captação de O2.
• Pressão Arterial: Aumento do DC com moderado aumento da PAS (Pressão Arterial Sistólica) e um aumento bem direcionado da PAD (Pressão Arterial Diastólica) – em casos especiais, a PAD pode diminuir em cardiopatas ou obesos.

Respostas Cardiovasculares Agudas ao Exercício

• Aumento da Frequência Cardíaca (FC): Relacionado ao DC e ao metabolismo da atividade.
• Aumento do Volume Ejetado (VE): VE = VDF (Volume Diastólico Final) - VSF (Volume Sistólico Final).
• Aumento do Débito Cardíaco (DC): DC = FC x VES.
• Fluxo Sanguíneo: Redistribuído.
• Pressão Arterial (PA): PAS aumenta, PAD inalterada ou com pequeno aumento.
• Recuperação: FC e consumo de oxigênio diminuem.

Sistema Respiratório

• Aumento da Frequência Respiratória (FR).
• Aumento do Volume Corrente (VC).
• Aumento da Difusão de Gases: Alvéolo-capilares.
• Relação Ventilação/Perfusão (V/Q): Uniformização em exercícios submáximos e diminuição em exercícios máximos.

Respostas Ventilatórias

O sistema respiratório geralmente não limita o exercício em condições normais. Durante o exercício, ocorre menor trabalho resistivo.

• Tipos de Respiração: Nasal e oral.
• Broncodilatação: Estimulação simpática.
• O diafragma apresenta um pequeno aumento na diferença arteriovenosa de O2 (C(a-v)O2).

Avaliação da Força Muscular

• Força Muscular: É a força máxima que pode ser gerada por um músculo ou por um grupo muscular.

Critérios de Seleção para o Teste de Força

• Especificidade.
• Facilidade de obtenção e análise dos dados.
• Custo e segurança.

Tipos de Contração Muscular

• Estática (Isométrica): Ocorre quando as duas extremidades musculares estão fixas e nenhum movimento articular acontece.
• Dinâmica (Isoinercial/Isotônica):
  • Concêntrica: Ocorre quando o músculo ativado se encurta durante a contração.
  • Excêntrica: Ocorre quando o músculo ativado se alonga durante a contração.
• Isocinética: Ocorre quando a velocidade angular de movimento é constante.

Avaliação Isométrica de Força (Teste Estático)

• Tipo: Tensiometria (uso de dispositivo tensiômetro).
• Vantagens: Portátil, medida confiável e reprodutível, baixo custo.
• Desvantagens: Mais tempo para realizar em vários ângulos.

Avaliação Isoinercial/Isotônica da Força Muscular

• Método mais comum: Avaliação de 1 RM (Repetição Máxima) ou 3-10 RM.
• 1 RM: É a quantidade máxima de peso que pode ser levantada em uma repetição (técnica crescente e decrescente).
• Vantagens: Maior validade externa, equipamento disponível, baixo custo, confiável.
• Desvantagens: Número de repetições até a RM pode causar fadiga, fornece apenas informação concêntrica, tentativas e erro são influenciados pelo tempo de descanso.

Princípios do Treinamento

Princípio da Individualidade

Cada indivíduo responde de forma diferente ao treinamento; portanto, os exercícios devem ser ajustados às necessidades e capacidades individuais dos participantes.

Princípio da Especificidade

O treinamento deve focar nos sistemas fisiológicos que são fundamentais para o desempenho ideal em um determinado esporte, com o objetivo de obter adaptações específicas do treinamento.

Princípio da Sobrecarga

A aplicação regular de uma sobrecarga, na forma de um exercício específico, aprimora a função fisiológica a fim de induzir uma resposta ao treinamento.

Princípio da Reversibilidade

A perda das adaptações fisiológicas e de desempenho ocorre rapidamente quando uma pessoa encerra sua participação no exercício regular.

Treinamento Resistido ou de Força

Força Muscular

É a maior força que o sistema neuromuscular pode mobilizar através de uma contração máxima voluntária, ocorrendo (dinâmica) ou não (estática) movimento articular.

Endurance Muscular (Resistência Muscular)

É a capacidade do sistema neuromuscular de executar contrações repetidas durante um período de tempo prolongado.

Força Explosiva

É o potencial ou força produzida na unidade de tempo.

Tipos de Treinamento

Treinamento de Força

• Intensidade: 50 a 80% de 1 RM.

Treinamento de Resistência

• Intensidade: Baixa ou moderada.
• Duração: Longa (> 30 min).
• Zona de Treinamento: 60 a 80% da inclinação no teste incremental.
• Fórmula da Frequência Cardíaca de Treinamento (FC treino): 0,5 a 0,8 * (FC máxima - FC de repouso) + FC de repouso.

Efeitos Fisiológicos do Exercício

Efeitos Agudos Imediatos (Respostas)

• Associação direta com o exercício.
• Aumento da FC (Frequência Cardíaca), PA (Pressão Arterial), DC (Débito Cardíaco), Ventilação Minuto.
• Sudorese.

Efeitos Agudos Tardios

• Observados nas primeiras 24 horas.
• Redução dos níveis tensionais.
• Aumento do número de receptores de insulina.

Efeitos Crônicos (Adaptações)

Representam os aspectos morfofuncionais que diferenciam um indivíduo fisicamente treinado de um sedentário.

Adaptações Fisiológicas ao Treinamento

1) Sistema Nervoso

• Maturação de vias nervosas.
• Memorização do ato motor.
• Melhor coordenação motora.
• Adaptação ao estresse físico.

2) Sistema Muscular

• Hipertrofia muscular.
• Hiperplasia muscular.
• Aumento da força muscular.
• Redução da fadiga muscular.

3) Sistema Cardiovascular

• Aumento da espessura da parede cardíaca.
• Aumento do peso cardíaco.
• Aumento da força de contração cardíaca.
• Redução da frequência cardíaca de repouso e aumento do volume sistólico de repouso.

4) Sistema Pulmonar

• Manutenção constante do número de alvéolos.
• Aumento da extração de oxigênio alvéolo-capilar.
• Redução da fadiga dos músculos respiratórios.
• Melhor equilíbrio ácido-base.

5) Sistema Sanguíneo

• Aumento do hematócrito.
• Aumento da concentração de hemoglobina.
• Aumento na concentração dos tampões plasmáticos.
• Aumento da resistência às variações do pH.

6) Sistema Endócrino e Metabólico

• Aumento da tolerância à glicose.
• Aumento na liberação do hormônio GH (Hormônio do Crescimento).
• Redução dos níveis de cortisol.
• Redução dos níveis de colesterol e triglicerídeos.

Adaptações Orgânicas Gerais

• Aumento do consumo máximo de oxigênio (VO2max).
• Redução do VO2 em cargas submáximas (maior eficiência).
• Aumento da potência aeróbica.
• Aumento do prazer pelo exercício.
• Redução da incidência de doenças degenerativas.
• Aumento da performance esportiva.
• Aumento da reserva funcional.
• Melhora da saúde geral.