O que são alterações fisiológicas em resposta ao exercício físico?

Fisiologia da Circulação Através do Músculo Esquelético

Fluxo sanguíneo normal para os músculos esqueléticos

O fluxo sanguíneo para os músculos esqueléticos pode aumentar > 20 vezes durante um exercício extenuante.

• Em repouso:
  • 20% do débito cardíaco (CO, pela sigla em inglês) vai para os músculos esqueléticos (todos combinados).
  • O fluxo é de aproximadamente 1‒4 mL/min para cada 100 g de tecido muscular.
• Durante um exercício extenuante:
  • Até 80% do CO pode ir para os músculos esqueléticos.
  • O fluxo pode chegar a 50‒100 mL/min para cada 100 g de tecido muscular.

Regulação do fluxo sanguíneo para os músculos esqueléticos

• Ativação simpática através do sistema nervoso simpático (SNS):
  • Causa vasoconstrição das arteríolas (e, portanto, limita o fluxo sanguíneo) no músculo esquelético
  • Responsável por manter a pressão arterial em condições de repouso (a remoção da estimulação pode dobrar ou triplicar o fluxo)
  • Através de recetores α-adrenérgicos que são estimulados por:
    • Nervos simpáticos
    • Catecolaminas circulantes (epinefrina e norepinefrina) libertadas pela medula adrenal
• A produção de fatores locais causa vasodilatação dos esfíncteres pré-capilares:
  • Esfíncteres pré-capilares carecem de inervação → regulados principalmente pela produção desses fatores locais
  • Os fatores incluem:
    • Ácido lático
    • CO2
    • Adenosina
• Simpatólise funcional: fatores locais que causam vasodilatação para superar qualquer estimulação do SNS, resultando em vasodilatação durante a atividade

Efeitos mecânicos da contração muscular que afetam o fluxo sanguíneo

• O fluxo é restringido durante a contração muscular ativa.
• Devido à compressão de vasos menores que penetram no músculo
• As contrações isométricas causam fadiga mais rapidamente do que as contrações isotónicas intermitentes:
  • Contrações isométricas: contrações sustentadas sem alteração no comprimento do músculo
  • Contrações isotónicas: alteram ativamente o comprimento dos músculos, produzindo movimento dos membros

Efeitos do Exercício de Resistência

Efeitos da contração muscular isométrica

Durante a contração isométrica, o fluxo sanguíneo diminui nos músculos em atividade.

• Contrações sustentadas → ↓ fluxo sanguíneo no músculo em atividade através de compressão direta
• Ativação do SNS:
  • ↓ indireta no fluxo sanguíneo do músculo em atividade via vasoconstrição
  • ↓ Fluxo sanguíneo renal e esplâncnico (ou seja, GI):
    • Os 2 leitos vasculares recebem aproximadamente 50% do CO em repouso.
    • A vasoconstrição desses leitos vasculares desvia o sangue deles → sangue torna-se disponível para os músculos esqueléticos
  • ↑ Pressão arterial sistémica:
    • ↑ Resistência vascular sistémica (RVS)
    • ↑ FC

Após a contração isométrica, o fluxo sanguíneo aumenta no músculo em atividade.

• Fatores locais entram no sangue → vasodilatação → ↑ fluxo sanguíneo no músculo em atividade
• O fenómeno é conhecido como hiperemia ativa e é mais formalmente definido como um aumento no fluxo sanguíneo nos tecidos associado a um aumento na atividade metabólica.

Efeitos da contração muscular isotónica

• As contrações são intermitentes, mas repetitivas.
• Durante a contração breve, os efeitos são iguais aos das contrações isométricas:
  • ↓ Fluxo sanguíneo durante a contração
  • ↑ RVS, FC e pressão arterial sistémica
• Entre cada contração:
  • ↑ Fluxo de sangue
  • O fluxo médio aumenta (até um ponto) com cada contração sucessiva.
  • O pico de fluxo aumenta (até um ponto) com cada contração sucessiva.
• A hiperemia ativa ocorre após o fim das contrações.

Mudanças no fluxo sanguíneo para o músculo durante e após exercícios de resistência isotónica

Efeitos do exercício de resistência na pressão arterial

• Com o aumento da atividade muscular, a perfusão deve aumentar para suprir a demanda metabólica.
• A pressão sanguínea do corpo ↑ para aumentar a perfusão através de:
  • ↑ Pressão arterial sistólica
  • ↑ Pressão arterial diastólica (PAD)
  • ↑ Pressão arterial média (PAM)
• Mecanismos de aumento da pressão arterial:
  • Comando central: os centros superiores do SNC iniciam mudanças antes do exercício, proporcionando o impulso para o movimento.
  • Feedback sensorial:
    • Barorrecetores: observar as alterações na pressão arterial.
    • Quimorecetores : Observar as alterações na PCO2.
    • Nervos musculares aferentes: observar as alterações nos metabolitos (por exemplo, iões H+).
  • O centro de controlo cardiorrespiratório no tronco cerebral integra os sinais centrais e sensoriais para coordenar uma resposta simpática.

Alterações nas pressões arteriais sistólica, diastólica e média com o aumento do esforço físico
PAS = pressão arterial sistólica
PAD = pressão arterial diastólica
PAM = pressão arterial média

Efeitos da manobra de Valsalva

Valsalva: expiração forçada contra a glote fechada (ocorre frequentemente durante o exercício). Valsalva causa 4 mudanças diferentes na pressão arterial ao longo do tempo:

• Fase 1: ↑ na pressão arterial e ↓ na FC:
  • Expiração forçada sem expulsão significativa de ar → ↑ significativo da pressão intratorácica
  • → Compressão da aorta torácica → ↑ pressão arterial
  • Os barorrecetores sentem o ↑ na pressão arterial → ↓ FC na tentativa de manter a homeostase da perfusão
• Fase 2: ↓ pressão arterial e ↑ FC:
  • ↑ Pressão intratorácica → impede o retorno venoso ao tórax
  • → ↓ Enchimento cardíaco e ↓ pré-carga → ↓ DC → ↓ pressão arterial
  • Os barorrecetores sentem a ↓ na pressão arterial → ↑ FC na tentativa de manter a homeostase da perfusão
  • SNS ativado → ↑ RVS tentando estabilizar a pressão arterial/perfusão (porção de plateau da fase 2)
• Fase 3 (libertação da Valsalva):
  • É removida a compressão torácica externa → a pressão aórtica cai brevemente novamente
  • Barorreflexo ↑ FC
• Fase 4:
  • É removida a compressão torácica externa → o retorno venoso ao tórax é retomado
  • Enchimento ventricular rápido → ↑ pré-carga → ↑ DC → ↑ pressão arterial
  • Barorreflexo ↓ a FC

Fases da manobra de Valsalva com as alterações correspondentes na FC
CO: débito cardíaco

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Alterações Cardiovasculares que Ocorrem Durante Exercícios de Resistência (Aeróbicos)

Descrição geral

• Exercício aeróbico ↑ o consumo corporal total de O2
• O corpo responde através do ↑ da perfusão para suprir a demanda metabólica
• O corpo obtém a resposta por:
  • ↑ DC através de:
    • ↑ FC
    • ↑ Volume de ejeção
    • Lembre-se: DC = FC x volume de ejeção
  • ↑ Pressão arterial sistólica
  • Redirecionando o fluxo sanguíneo para músculos que se contraem ativamente

Aumento da FC

• À medida que a carga de trabalho ↑, a FC ↑
• A relação é linear.
• Devido à estimulação simpática ↑ no nó sinoauricular

Alterações na FC em diferentes intensidades de exercício aeróbico

Aumentos no volume de ejeção

• À medida que a carga de trabalho ↑, o volume de ejeção ↑
• A relação é linear até um ponto e, em seguida, a curva torna-se mais plana.
• O ↑ íngreme inicial no volume de ejeção é devido a:
  • ↑ Estimulação simpática que causa um ↑ da força contrátil do coração (ou seja, ↑ da inotropia)
  • ↑ Retorno venoso ao coração → ↑ pré-carga → ↑ volume de ejeção
• Achatamento da curva: como a FC ↑, há menos tempo para o enchimento ventricular → difícil alcançar maiores volumes diastólicos finais → menos pré-carga → menos ↑ no volume de ejeção

Alterações no volume sistólico em diferentes intensidades de exercício aeróbico

Efeitos da bomba do músculo esquelético

• Mecânica:
  • Quando os músculos esqueléticos se contraem, comprimem as veias entre eles.
  • O sangue é empurrado para a frente no circuito, em direção ao coração.
• Efeitos da bomba do músculo esquelético:
  • Movimentos coordenados e repetitivos → ↑ retorno venoso → ↑ pré-carga → ↑ volume de ejeção
  • O sangue avança aumentando o gradiente de pressão através do leito vascular do músculo → ↑ fluxo sanguíneo (gradiente de pressão a ser a força motriz do fluxo sanguíneo)

Bomba do músculo esquelético: conforme os músculos esqueléticos ao redor de uma veia se contraem, o vaso é comprimido, forçando o sangue a mover-se para a frente. As válvulas unidirecionais nas veias evitam o refluxo e garantem que o sangue flui apenas numa direção.

Alterações na pressão sanguínea

Com exercícios aeróbicos:

• Aumenta a pressão arterial sistólica:
  • Devido a uma resposta simpática
  • Via receptores α-adrenérgicos
• PAD permanece constante ou diminui ligeiramente:
  • Vasodilatação significativa nos leitos vasculares do músculo esquelético → leve ↓ na RVS geral
  • ↓ RVS: PAD permanece relativamente constante ou diminui ligeiramente.
• PAM aumenta ligeiramente:
  • PAM = (DC x RVS) + pressão venosa central (OVC) (nota: a PVC é próxima de 0 e frequentemente desconsiderada.)
  • A PAM pode ser aproximada usando a pressão arterial sistólica e PAD:
    • Como o coração passa mais tempo na diástole do que na sístole, a PAD contribui mais para a PAM do que a pressão arterial sistólica.
    • PAM ≅ [⅓ (pressão arterial sistólica – PAD)] + PAD
  • ↑ Na pressão arterial sistólica com alteração mínima na PAD = leve aumento na PAM

Alterações nos parâmetros cardiovasculares em diferentes intensidades de exercícios de resistência
PAS: pressão arterial sistólica
PAM: pressão arterial média
PAD: pressão arterial diastólica

Redistribuição do fluxo sanguíneo

• Diferentes leitos vasculares são capazes de vasocontrair e/ou vasodilatar para redistribuir o fluxo sanguíneo para os músculos esqueléticos em contração ativa durante o exercício aeróbico.
• Os efeitos podem mudar num determinado tecido, dependendo da intensidade do exercício.
• Efeitos nos principais leitos vasculares:
  • ↑ Fluxo para o músculo esquelético
  • ↑ Fluxo para o coração (embora em menor extensão do que para o músculo esquelético)
  • O fluxo para o cérebro permanece constante.
  • ↓ Fluxo para os rins e trato gastrointestinal
  • Fluxo para a pele:
    • ↑ Inicialmente para ajudar a dissipar o calor gerado durante o exercício (parte da termorregulação)
    • No exercício máximo, o corpo prioriza a perfusão dos músculos esqueléticos e do coração em vez da termorregulação → ↓ perfusão na pele

Alterações na distribuição do fluxo sanguíneo durante exercícios leves, moderados (mod) e máximos (max)

Efeitos da postura corporal nos parâmetros cardiovasculares

Tabela: Efeitos relativos da postura corporal nos parâmetros cardiovasculares: supino versus ereto

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Efeitos do Treino de Resistência Crónica (ao Longo do Tempo)

Efeitos na FC, volume sistólico e DC em repouso e durante a carga de trabalho máxima

O exercício aeróbico regular melhora a saúde cardiovascular ao ↓ FC, ↑ volume de ejeção e ↑ DC (durante o exercício)

Tabela: Efeitos do exercício de resistência crónica na FC, volume sistólico e DC

Outras adaptações vasculares

Outras adaptações vasculares que ocorrem com o treino de resistência crónica:

• ↑ Vascularização miocárdica através de:
  • ↑ Área transversal dos vasos coronários através do “remodeling”
  • ↑ Circulação colateral
• ↑ Número e densidade capilar no músculo esquelético
• ↓ Pós-carga (↓ RVS)
  • Diminuição sistémica da pressão arterial
  • Melhor vasodilatação dos músculos ativos
  • Melhor desvio de sangue de regiões não ativas

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Referências

1. Nystoriak, M., Bhatnagar, A. (2018). Cardiovascular effects and benefits of exercise. Front. Cardiovasc. Med. Retrieved Nov 16, 2021, from https://doi.org/10.3389/fcvm.2018.00135
2. Klabunde, R. (2014). Hemodynamics of a Valsalva Maneuver. Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved Nov 16, 2021, from https://www.cvphysiology.com/Hemodynamics/H014
3. Klabunde, R. (2020). Skeletal muscle blood flow. Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved Nov 16, 2021, from https://www.cvphysiology.com/Blood%20Flow/BF015
4. Klabunde, R. (2007). Active hyperemia. Cardiovascular Physiology Concepts. Retrieved Nov 16, 2021, from https://www.cvphysiology.com/Blood%20Flow/BF015
5. Cornelissen, V., Fagard, R. (2005). Effects of endurance training on blood pressure, blood pressure-regulating mechanisms, and cardiovascular risk factors. Hypertension. 46, 667–675. https://www.ahajournals.org/doi/full/10.1161/01.hyp.0000184225.05629.51

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O que é fisiologia do exercício físico?

Como são classificados os efeitos fisiológicos do exercício físico?