22.7: Modificações nas funções respiratórias

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Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

Defina os termos hiperpneia e hiperventilação
Descreva o efeito do exercício no sistema respiratório
Descreva o efeito da alta altitude no sistema respiratório
Discuta o processo de aclimatação

Em repouso, o sistema respiratório desempenha suas funções em um ritmo constante e rítmico, conforme regulado pelos centros respiratórios do cérebro. Nesse ritmo, a ventilação fornece oxigênio suficiente para todos os tecidos do corpo. No entanto, há momentos em que o sistema respiratório precisa alterar o ritmo de suas funções para acomodar as demandas de oxigênio do corpo.

Hiperpneia

A hiperpneia é uma maior profundidade e taxa de ventilação para atender a um aumento na demanda de oxigênio, como pode ser observado em exercícios ou doenças, particularmente doenças que atingem o trato respiratório ou digestivo. Isso não altera significativamente os níveis de oxigênio ou dióxido de carbono no sangue, mas apenas aumenta a profundidade e a taxa de ventilação para atender à demanda das células. Em contraste, a hiperventilação é uma taxa de ventilação aumentada que é independente das necessidades de oxigênio celular e leva a níveis anormalmente baixos de dióxido de carbono no sangue e alto pH (alcalino) do sangue.

Curiosamente, o exercício não causa hiperpneia, como se poderia pensar. Músculos que realizam trabalho durante o exercício aumentam sua demanda por oxigênio, estimulando o aumento da ventilação. No entanto, a hiperpneia durante o exercício parece ocorrer antes que ocorra uma queda nos níveis de oxigênio nos músculos. Portanto, a hiperpneia deve ser acionada por outros mecanismos, em vez de ou em adição a uma queda nos níveis de oxigênio. Os mecanismos exatos por trás da hiperpneia do exercício não são bem compreendidos, e algumas hipóteses são um tanto controversas. No entanto, além de baixos níveis de oxigênio, alto dióxido de carbono e baixos níveis de pH, parece haver uma interação complexa de fatores relacionados ao sistema nervoso e aos centros respiratórios do cérebro.

Primeiro, uma decisão consciente de fazer exercícios, ou outra forma de esforço físico, resulta em um estímulo psicológico que pode fazer com que os centros respiratórios do cérebro aumentem a ventilação. Além disso, os centros respiratórios do cérebro podem ser estimulados por meio da ativação de neurônios motores que inervam grupos musculares envolvidos na atividade física. Finalmente, o esforço físico estimula os proprioceptores, que são receptores localizados nos músculos, articulações e tendões, que detectam o movimento e o alongamento; os proprioceptores, portanto, criam um estímulo que também pode acionar os centros respiratórios do cérebro. Esses fatores neurais são consistentes com o aumento repentino da ventilação que é observado imediatamente quando o exercício começa. Como os centros respiratórios são estimulados por estímulos psicológicos, de neurônios motores e proprioceptores durante o exercício, o fato de que também há uma diminuição repentina na ventilação imediatamente após o término do exercício, quando esses estímulos neurais cessam, reforça ainda mais a ideia de que eles estão envolvidos desencadeando as mudanças de ventilação.

Efeitos de alta altitude

Um aumento na altitude resulta em uma diminuição na pressão atmosférica. Embora a proporção de oxigênio em relação aos gases na atmosfera permaneça em 21 por cento, sua pressão parcial diminui (Tabela 22.4). Como resultado, é mais difícil para um corpo atingir o mesmo nível de saturação de oxigênio em grandes altitudes do que em baixas altitudes, devido à menor pressão atmosférica. De fato, a saturação de hemoglobina é menor em altas altitudes em comparação com a saturação de hemoglobina ao nível do mar. Por exemplo, a saturação de hemoglobina é de cerca de 67 por cento a 19.000 pés acima do nível do mar, enquanto atinge cerca de 98 por cento no nível do mar.

Pressão parcial de oxigênio em diferentes altitudes

Exemplo de localização	Altitude (pés acima do nível do mar)	Pressão atmosférica (mm Hg)	Pressão parcial de oxigênio (mm Hg)
Cidade de Nova York, Nova York	0	760	159
Pedregulho (Colorado)	5000	632	133
Aspen, Colorado	8000	565	118
Pike's Peak, Colorado	14.000	447	94
Denali (Monte. McKinley), Alasca	20.000	350	73
Monte. Everest, Tibete	29.000	260	54

Tabela 22.4

Como você lembra, a pressão parcial é extremamente importante para determinar a quantidade de gás que pode atravessar a membrana respiratória e entrar no sangue dos capilares pulmonares. Uma menor pressão parcial de oxigênio significa que há uma diferença menor nas pressões parciais entre os alvéolos e o sangue, portanto, menos oxigênio atravessa a membrana respiratória. Como resultado, menos moléculas de oxigênio são ligadas pela hemoglobina. Apesar disso, os tecidos do corpo ainda recebem uma quantidade suficiente de oxigênio durante o repouso em grandes altitudes. Isso se deve a dois mecanismos principais. Primeiro, o número de moléculas de oxigênio que entram no tecido a partir do sangue é quase igual entre o nível do mar e as altas altitudes. Ao nível do mar, a saturação de hemoglobina é maior, mas apenas um quarto das moléculas de oxigênio são realmente liberadas no tecido. Em grandes altitudes, uma proporção maior de moléculas de oxigênio é liberada nos tecidos. Em segundo lugar, em grandes altitudes, uma quantidade maior de BPG é produzida pelos eritrócitos, o que aumenta a dissociação do oxigênio da hemoglobina. O esforço físico, como esquiar ou caminhar, pode levar ao mal da altitude devido à baixa quantidade de reservas de oxigênio no sangue em grandes altitudes. Ao nível do mar, há uma grande quantidade de reserva de oxigênio no sangue venoso (embora o sangue venoso seja considerado “desoxigenado”) da qual os músculos podem extrair durante o esforço físico. Como a saturação de oxigênio é muito menor em altitudes mais altas, essa reserva venosa é pequena, resultando em sintomas patológicos de baixos níveis de oxigênio no sangue. Você já deve ter ouvido falar que é importante beber mais água ao viajar em altitudes mais altas do que está acostumado. Isso ocorre porque seu corpo aumentará a micção (micção) em grandes altitudes para neutralizar os efeitos dos níveis mais baixos de oxigênio. Ao remover os fluidos, os níveis plasmáticos diminuem, mas não o número total de eritrócitos. Dessa forma, a concentração geral de eritrócitos no sangue aumenta, o que ajuda os tecidos a obter o oxigênio de que precisam.

A doença aguda da montanha (AMS), ou doença da altitude, é uma condição que resulta da exposição aguda a altas altitudes devido a uma baixa pressão parcial de oxigênio em altas altitudes. O AMS normalmente pode ocorrer a 2400 metros (8000 pés) acima do nível do mar. O AMS é resultado de baixos níveis de oxigênio no sangue, pois o corpo tem dificuldade aguda em se ajustar à baixa pressão parcial de oxigênio. Em casos graves, a AMS pode causar edema pulmonar ou cerebral. Os sintomas da AMS incluem náuseas, vômitos, fadiga, tontura, sonolência, sensação de desorientação, aumento do pulso e hemorragias nasais. O único tratamento para AMS é descer para uma altitude mais baixa; no entanto, tratamentos farmacológicos e oxigênio suplementar podem melhorar os sintomas. O AMS pode ser evitado subindo lentamente até a altitude desejada, permitindo que o corpo se aclimate, além de manter a hidratação adequada.

Aclimatação

Especialmente em situações em que a subida ocorre muito rapidamente, viajar para áreas de grande altitude pode causar AMS. A aclimatação é o processo de ajuste que o sistema respiratório faz devido à exposição crônica a uma altitude elevada. Durante um período de tempo, o corpo se ajusta para acomodar a menor pressão parcial de oxigênio. A baixa pressão parcial de oxigênio em altas altitudes resulta em um menor nível de saturação de oxigênio da hemoglobina no sangue. Por sua vez, os níveis de oxigênio nos tecidos também são mais baixos. Como resultado, os rins são estimulados a produzir o hormônio eritropoietina (EPO), que estimula a produção de eritrócitos, resultando em um maior número de eritrócitos circulantes em um indivíduo em alta altitude por um longo período. Com mais glóbulos vermelhos, há mais hemoglobina para ajudar a transportar o oxigênio disponível. Embora haja baixa saturação de cada molécula de hemoglobina, haverá mais hemoglobina presente e, portanto, mais oxigênio no sangue. Com o tempo, isso permite que a pessoa participe de esforços físicos sem desenvolver AMS.