LIMITAÇÕES IMPOSTAS PELA PRÁTICA DE EXERCÍCIOS EM AMBIENTES QUENTES
Autores: Ethan R. Nadel
Principais tópicos
- Os primeiros sintomas da fadiga que ocorrem durante a prática de exercícios no calor, podem ser devidos aos efeitos diretos de hipertermia, ou dos efeitos indiretos, associados a uma diminuição de débito cardíaco e uma redução concominante do VO2 max, resultado de uma menor circulação sangüínea periférica.
- O calor produzido como produto do metabolismo durante o exercício é dissipado da pele por convecção, radiação e evaporação. Em ambientes quentes, a dissipação do calor por convecção, radiação é mínima e a sobrecarga de calor produzida pelo exercício é dissipada pela evaporação. Em ambientes quentes e úmidos, a dissipação do calor pela evaporação é mínima, podendo ocorrer uma hipertermia progressiva.
- A desidratação progressiva resulta em uma diminuição também progressiva da eficiência das glândulas sudoríferas ao aumento da temperatura corporal, então o organismo passa a trabalhar com uma temperatura interna mais elevada durante o exercício. Consequentemente temos uma redução na margem de segurança entre o limite operacional e o limite da temperatura interna.
Introdução
A fadiga, em termos simples pode ser definida como a incapacidade do organismo em manter a produção de energia, ou a deficiência do organismo na manutenção de uma determinada tensão muscular por um determinado tempo (1). A fadiga que se desenvolve durante a contração muscular voluntária máxima tem uma causa diferente daquela que ocorre quando as contrações são moderadas e repetitivas, mas ambas são diferentes daquela que ocorre durante a prática de exercícios em ambientes quentes. Finalmente, todas as formas de fadiga são conseqüências da incapacidade do organismo em produzir energia em quantidade suficiente para suprir as necessidades de concentração dos músculos esqueléticos. Apresentaremos as vias de instalações da fadiga precoce que ocorre em ambientes quentes e que limita o desempenho físico.
Para melhor entender o modo pelo qual a fadiga prejudica o desempenho físico, nós precisamos entender que a capacidade aeróbia máxima é dependente de diversos fatores e que alguns variam durante a prática de exercícios, principalmente em ambientes quentes. O rearranjo da equação de Fick nos mostra que a capacidade aeróbia máxima pode se modificar se qualquer de seus componentes se alterem:
VO2max = [FC máx] [DC max] [ (a-v) O2 máx]
Onde:
VO2max = capacidade aeróbia max (ml O2/min.)
FC max = máximo em batimentos cardíacos (batimentos/min)
DC= débito cardíaco máximo (ml de sangue / batimento)
(a-v) O2 max = utilização máxima de )2 (ml )2/ml sangue)
Qualquer diminuição na FC max DC max ou na (a-v) O2 max durante exercícios físicos prolongados, por definição, diminuirá o VO2 max e consequentemente o desempenho ficará prejudicado. Por exemplo, um aumento agudo no volume de sangue periférico residual, abaixo dos níveis cardíacos (acúmulo venoso) decresce a pressão cardíaca máxima, DC max e potencialmente o VO2 max. A elevação excessiva da temperatura corporal durante o exercício pode ocasionar um acúmulo venoso, um menor DC máx, e talvez promova uma diminuição na utilização máxima de O2 [ (a-v) ], promovendo a instalação precoce da fadiga. As maneiras como essas modificações ocorrem estão descritas nos parágrafos seguintes.
Transferência de calor no corpo
Durante o exercício, a captação de oxigênio pelo músculo esquelético pode aumentar de cerca de 1.5ml/Kg-min no estado de repouso, até cerca de 150ml/Kg-min, durante atividade física em condições máximas.
Finalmente, toda a energia liberada pelos músculos durante a atividade física é energia térmica (calor). Uma pessoa em repouso, libera uma quantidade de calor correspondente a cerca de 70 watts (70w=1Kcal/min.) Uma sobrecarga térmica dessa magnitude pode elevar a temperatura do organismo em 1 ºC a cada 5 a 8 min. se não ocorrerem modificações nos mecanismos de dissipação do calor. Pode ocorrer uma limitação dos exercícios em menos de 20 min. Antes do aparecimento dos sintomas da fadiga, devido a hipertermia. Estes sintomas variam desde uma ligeira tontura e desorientação até a perda da consciência. Obviamente, a atividade física intensa pode continuar por muito mais de 20 min., devido principalmente a efetividade do sistema regulador que age alterando a velocidade de transporte do calor, como resposta a estímulos específicos.
Ao se praticar o exercício, a velocidade de produção de calor pelo músculo aumenta em função da intensidade do exercício, que transitoriamente é maior que a velocidade de dissipação do músculo. Saltin et al. (9) demonstraram que a velocidade do aumento da temperatura no músculo quadríceps é de aproximadamente 1ºC/min. durante os momentos iniciais da prática de exercícios de alta intensidade em ciclo ergômetro. O aumento do armazenamento de calor não pode continuar por que o metabolismo muscular pode ser inativado após 10 min. devido à hipertermia.
O primeiro meio utilizado para remover o calor dos músculos durante o exercício é a sua transferência para o sangue pela via convectiva. A velocidade de transferência do calor é proporcional ao produto do fluxo sangüíneo local e a diferença de temperatura entre o músculo e o sangue arterial com uma temperatura igual a do organismo. Desta maneira, grande parte do calor produzido pelos músculos esqueléticos trabalhados é transferido para o organismo pela circulação venosa. Quando isso ocorre, a temperatura interna começa a se elevar, desencadeando reflexos que promovem um aumento da transferência do calor interno para a pele e desta para o meio ambiente. Os reflexos para a dissipação do calor servem para diminuir e eventualmente cessar o aumento da temperatura do organismo.
A velocidade da transferência do calor interno para a pele é determinada pela diferença entre a temperatura interna e a da pele e o fluxo sangüíneo periférico. O fluxo sangüíneo periférico é controlado fisiologicamente. Durante o exercício no calor, o fluxo sangüíneo periférico é cerca de vinte vezes maior do que aquele encontrado durante o repouso em ambientes frios, quando a pele apresenta sua vasoconstrição máxima. Uma vez que a transferência de calor é o produto do fluxo sangüíneo periférico e da diferença de temperatura do meio interno da pele, um aumento no fluxo sangüíneo pode não suficiente para remover o calor interno durante a prática de exercícios em dias quentes e úmidos, quando a temperatura da pele se eleva devido a evaporação insuficiente do suor.
Transferência de calor no corpo
Como já foi mencionado anteriormente, o calor é transferido da pele para o meio ambiente por convecção, radiação e evaporação. A velocidade de transferência do calor da pele para o meio ambiente por convecção e radiação são funções dos coeficientes (he e hr, respectivamente) e da diferença de temperatura entre a pele e o meio ambiente. A transferência de calor por radiação ou convecção estão sob controle fisiológico somente quando as mudanças do fluxo sangüíneo para a pele modificam a temperatura média da pele. Tanto o hr como o hc são dependentes da área da superfície do corpo que está disponível para as trocas de calor com o meio ambiente. Em condições metabólicas e ambientais constantes, o valor de hr é constante, porém o valor de hc varia com a velocidade do ar (6). O coeficiente combinado (velocidade de transferência de calor por convecção) pode variar em até cinco vezes quando se está em repouso ou correndo em um dia muito quente, quando a diferença de temperatura entre a pele e o meio ambiente é pequena, a capacidade de transferência de calor da pele para o meio ambiente por tradição ou convecção é muito pequena e tem uma capacidade limitada na dissipar a sobrecarga de calor produzida pelo exercício.
O principal meio utilizado para a dissipação da sobrecarga de calor produzido pelo exercício executado em ambientes quentes é a evaporação do suor. A velocidade de evaporação está na dependência do coeficiente de transferência de calor pela evaporação (he) e do gradiente de pressão do vapor de água entre a pele e o meio ambiente. O valor de he é dependente da velocidade do ar de uma maneira semelhante a aquela encontrada para hc (onde he = 2.2 hc). A pressão do vapor de água sobre a pele representa o principal estímulo para a produção do suor, sendo que esta produção é controlada fisiologicamente. Cada grama de água que se evapora da superfície do corpo remove cerca 0.6 Kcal. Uma vez que as glândulas sudoríferas de uma pessoa normal tem condições de libertar para a superfície epitelial a suor a uma velocidade de 30g/min., praticamente todo o calor produzido, durante um exercício intenso, pode ser dissipado pela evaporação em condições favoráveis.
A eficiência da via evaporativa para a transferência do calor está na dependência de fatores fisiológicos e ambientais. Se a umidade relativa do ar é alta, a pressão do vapor de água do meio ambiente será pequena e consequentemente a velocidade da evaporação será baixa. Em um dia quente e úmido, a perda de calor por radiação e por convecção é pequena devido a uma menor diferença de temperatura entre a pele e o meio ambiente, e uma menor dissipação do calor por evaporação ocorre. Nestas condições, a série de exercícios (que aumenta a produção de calor metabólico), associado à baixa dissipação do calor, tende a aumentar o calor armazenado no organismo, e progressivamente a hipertermia se instala.
Com o conhecimento dos coeficientes de transferência de calor e de suas variações em diferentes condições torna-se possível ou pelo menos antecipar, a magnitude das mudanças na temperatura interna, durante o exercício em diferentes intensidade e em diferentes condições ambientais. Este conhecimento é importante para o atleta, porque a impossibilidade de manter a temperatura do corpo em um nível ótimo durante o exercício reduz o desempenho e apresenta como resultado final a instalação de uma fadiga precoce.
É importante salientar que a elevação da temperatura interna associada ao exercício não é regulável em níveis elevados, é conseqüência de um desequilíbrio temporário entre a velocidade de produção de calor e do mecanismo que responde pela dissipação, quando a temperatura interna se eleva. O treinamento físico induz um aumento na sensibilidade da relação velocidade de sudorese/temperatura interna, bem como um decréscimo do limiar da temperatura interna para a produção do suor (5). Desta maneira a temperatura interna permanece em níveis inferiores ao observado em pessoas sem treinamento. Consequentemente temos uma maior margem de segurança entre a temperatura operacional e a limitante e também diminui a demanda na circulação periférica durante o exercício. Entretanto, a desidratação progressiva durante a prática do exercício no calor reduz a sensibilidade da relação velocidade de sudorese/temperatura interna e consequentemente uma hipertermia relativa se instala. Este fato reduz a margem de segurança e conduz a uma fadiga precoce.
Problemas associados a ambientes quentes
A capacidade de liberar um fluxo sangüíneo adequado para a contratação muscular e para a pele em condições nas quais esses tecidos necessitam requererem um elevado fluxo e está na dependência da capacidade do organismo em manter um volume sangüíneo adequado. Durante a prática de exercícios em um meio ambiente frio, o coração praticamente não tem dificuldades em fornecer um volume adequado de sangue para a demanda tanto dos músculos como da pele (3), (8). Entretanto, o exercício prolongado no calor é um problema muito complexo. Este processo não está ligado somente à manutenção de um débito cardíaco ameaçado pelo volume de sangue enviado para a periferia, mas nas perdas contínuas de água, devido a evaporação do suor, que pode comprometer o retorno venoso. Nestas condições a pressão sangüínea arterial pode diminuir, porém um aumento na freqüência cardíaca pode compensar parcialmente a diminuição a níveis submáximos do débito cardíaco. Portanto, a diminuição do débito cardíaco máximo trará como conseqüências uma redução no VO2 max e no desempenho. O primeiro reflexo contra a queda da pressão sangüínea venosa central aparece na distribuição do fluxo de sangue para a periferia (2), (10), diminuindo o volume venoso periférico.
A primeira conseqüência da restrição relativa do fluxo sangüíneo para a pele durante o exercício prolongado em ambientes quentes é que a velocidade ótima de transferência do calor não corre. Voluntários exercitando-se em um ambiente quente, acumularam calor a uma velocidade de 0.1ºC/min (3). Esta velocidade de acúmulo de calor, se continuar por um período longo, limitará a capacidade de se exercitar devido à hipertemia.
O efeito mais sério da prática de exercícios em ambientes quentes ocorre devido a uma hipovolemia progressiva (um volume sangüíneo abaixo do normal), acompanhado de uma desidratação. Na verdade, o volume sangüíneo é mantido razoavelmente bem durante a desidratação porque a hipertonicidade que se instala, quando a água deixa o compartimento vascular, promove a saída de água do compartimento interstícial e intracelular para o sistema intravascular (7). De maneira nenhuma a hipovolemia eventualmente induz a uma a alteração na temperatura interna pela vasodilatação cut6anea e na redução do fluxo sangüíneo periférico máximo. Esta hipertemia combinada com uma diminuição do débito cardíaco máximo e redução do VO2 Max compromete a capacidade de se exercitar por um período prolongado em alta intensidade.
Conclusões
O meio ambiente limita de diversas maneiras a capacidade de desempenhar um exercício físico. O potencial da hipertermia em prejudicar o desempenho é geralmente mediado pela capacidade do organismo em transportar o oxigênio do meio ambiente para os músculos esqueléticos em contração. O aquecimento excessivo do organismo durante o exercício reduz a eficiência do sistema circulatório, limitando a capacidade do coração em liberar sangue oxigenado na velocidade necessária para a pele e para os músculos.
Referências
1 Edwards, R.H.T. Human muscle function and fadigue. In Human Muscle Fatigue: Physiological Mechanisms. Ciba Foundation Symposium 82, pp. 1-18. Pitman Medical London, 1981.
2 Johnson, J.M., Rowell, L.B. Niederberger, M. and Eistmam, M.M. Human splanchnic and forearm vasoconstrictor responses to reductions of right atrial and aortic pressures. Cir. Res. 34:515-525, 1974.
3 Nadel, E.R. cafarelli, E,Roberts, Mf. And Wenger, CB. Cirlatory regulation during exercise in defferent ambient temperatures. J. Appl. Physiol. 46:430-437,1979.
4 Nadel, E.R. Fortney, SM and Wenger, C.B. Effect of hydration state on circulatory and thermal regulations. J. Appl. Physiol, 49:715-721, 1980.
5 Nadel, E.R. Pandolf, K.B. Roberts, M.F. Wenger, C.B and Stolwijk, JAJ. Mechanism of thermal adaptatioms of thermal adaptation to exercise and heat, J. Appl. Physiol. 37:515-520, 1974.
6 Nishi, Y and Gagge, AP. Direct avaluation of convective heat transfer coefficient by naphtalene sublimation. J Appl. Physiol. 29:603-609, 1970.
7 Nose, H., Mack. G.W. , Shi, X, and Nadel, ER role of osmolatily and plasma volume during rehydration in human J Appl. Physiol. 65:325-331, 1998.
8 Rowell, L.B. marks, H.J. , Bruce, R.A , Conn, R.D. , and Kusumi, F. Reductions in cardiac output, central blood volume and stroke volume with thermal stress in normal men during exercise. J Clin. Invest. 43:1801-1816, 1966.
9 Saltin, B. , Cagge, ªP and Stolwijk, J.AJ. muscle temperature during submaximal exercise in man. J. Appl. Physiol. 25: 679-688, 1968.
10 Tripathi, A, Mack, G.W. , and nadel, E.R. Peripheral vascular reflexes elicied during lower body negative pressure. Aviat. Space. Environ. Med. 60: 1187-1193. 1989.
EXERCÍCIO NO CALOR:
INFORMAÇÕES PRÁTICAS.
A prevenção da injúria térmica provocada pelo calor estressante foi o tópico da “1a Conferência Mundial em Estresse pelo Calor: Esforço Físico e Meio Ambiente”, ocorrida em Sydney, Austrália, de 27 de abril a 10 de maio de 1987. Durante esta conferência, os princípios para a prevenção da injúria térmica foram formulados, discutidos e registrados para uso de médicos especialistas, técnicos, treinadores, atletas e outras pessoas interessadas em minimizar os riscos do calor e do exercício (1) . Os participantes da Conferência apresentaram os resultados de suas pesquisas para o Colégio Americano de Medicina Esportiva, o qual referendou as recomendações, e as publicou em um trabalho intitulado “A Prevenção de Injúrias Térmicas Durante Corridas de Longa Distância” (2) e suas discussões. Um resumo deste trabalho é apresentado a seguir.
Algumas Definições:
Estresse pelo calor é a sobrecarga de calor originária do metabolismo e do meio ambiente.
A sobrecarga total térmica está relacionada com a intensidade do exercício (carga metabólica), a temperatura ambiente e o potencial evaporativo do ambiente (este está relacionado com a pressão ambiental do vapor de água, ou umidade relativa do ar).
Esforço no calor é o efeito do estresse pelo calor no organismo, i.e., a elevação relativa da temperatura interna, a média da temperatura da pele e o aumento da freqüência cardíaca comparativamente a um ambiente frio.
Exaustão pelo calor é a fadiga que ocorre durante a prática de exercícios em ambientes quentes. Essa fadiga pode ser causada pelo excesso de calor no organismo, a qual ocorre quando a velocidade de perda de calor pelo corpo não é suficiente para eliminar a produção de calor e/ou o ganho do meio ambiente. A exaustão pelo calor pode também ser causada pela desidratação, a qual pode ser responsável pela incapacidade do organismo em manter um fluxo sangüíneo adequado para os músculos esqueléticos em contração.
Insolação é uma desordem potencialmente fatal que ocasionalmente ocorre após a exaustão pelo calor. Se caracteriza pela perda da consciência (coma) devido ao esforço e por sintomas clínicos de danos no sistema nervoso central, fígado e rins.
PREVENÇÃO DE DISTÚRBIOS ORGÂNICOS
CAUSADOS PELO CALOR.
1. Educação. É muito importante entender que o calor produzido durante o exercício não é facilmente dissipado do corpo quando o meio ambiente é quente e úmido. Recomenda-se que a intensidade do exercício seja moderada quando o clima é quente.
2.Vestimentas. As roupas isolantes reduzem a área superficial do corpo que transfere o calor.
É importante diminuir as vestimentas e assim ter uma maior área superficial de pele pela qual a evaporação pode acontecer.
3. Hidratação. A desidratação progressiva reduz a sudorese e o fluxo sangüíneo para a pele ocasionando um aquecimento excessivo do corpo. É essencial estar bem hidratado antes, durante, e depois do exercício em ambientes quentes (veja na referência bibliográfica 3 os meios para se manter bem hidratado).
4. Preparo Físico. O treinamento físico e a aclimatação facilitam a expansão do volume sangüíneo e proporciona uma maior dissipação do calor em resposta ao aumento da temperatura interna. A maioria dos distúrbios causados pelo calor acontecem com corredores novatos, idosos, e com aqueles que apresentam problemas circulatórios e respiratórios. Estas pessoas são incapazes de se manter ativas por problemas diversos como oportunidades ou inabilidade. Os grupos de risco devem evitar o calor e a atividade intensa.
FONTES:
1. Hales, J.R.S. e Richard, D.A.B. (editor) in Heat Stress. Physical Exertion and Environment. Excerpta Medica, Amsterdan, pp. vii-xii, 1987.
2. American College of Sports Medicine Position Stand. The Prevention of Thermal Injuries During Distance Running. Med. Sci. Sp. Exer., Indianapolis, 1985.
3. Nadel, E.R. New Ideas for Rehydration During and After Exercise in Hot Weather. Sports Science Exchange, vol. 1, no 3, Gatorade Sports Science Institute, Chicago, 1988.
