Aula 1 - Introdução a fisiologia do exercício e controle interno

Felipe P Carpes [email_address] www.ufsm.br/gepec/fisioex.html Introdução à Fisiologia do Exercício

Objetivos de aprendizado  Saber a diferença entre fisiologia do exercício e fisiologia do esporte  Se familiarizar com a evolução da fisiologia do exercício  Aprender as diferenças entre respostas agudas ao exercício e crônicas ao treinamento (continua)

Objetivos de aprendizado  Entender quais fatores afetam a resposta aguda do corpo ao exercício  Aprender os seis princípios básicos do treinamento  Aprender a diferenciar estudos de corte transverso e estudos longitudinais

Fisiologia do exercício estuda como as estruturas e funções do organismo são alteradas quando somos expostos a exercícios agudos ou crônicos Fisiologia do esporte aplica conceitos da fisiologia do exercício ao treinamento para desempenho Fisiologia do exercício vs Fisiologia do Esporte

Primeiros Fisiologistas do Exercício August Krogh  Vencedor do Prêmio Nobel (1920)  Exercício e capilarização

Archibald V. Hill  Vencedor do Prêmio Nobel (1922)  Metabolismo energético  Primeiros estudos com corredores Primeiros Fisiologistas do Exercício Otto Meyerhof  Vencedor do Prêmio Nobel (1922)  junto com AV Hill

J Physiol 1925

John Haldane  CO 2 no controle da respiração Primeiros Fisiologistas do Exercício C. G. Douglas  “ bolsa de Douglas” Christian Bohr  efeito do CO 2 em mecanismos da respiração

 Fundado por Lawrence J. Henderson Harvard Fatigue Laboratory (1927)  Dirigido por David Bruce Dill  Foco na fisiologia do movimento humano e estresse ambiental durante o exercício David Dill

Life, heat and altitude David Dill Fisiologia ambiental e do exercício HFL formou grandes fisiologistas Laboratório modelo para estudo do stress ambiental HFL fechou em 1947 Sua produção constitui a base da maior parte do que conhecemos hoje.

Erik Hohwü-Christensen  Primeiras pesquisas com metabolismo de carboidratos e gorduras Per-Olof Åstrand  Estudos sobre endurance e capacidade máxima de exercício Influência Escandinava Jonas Bergstrom  Reintroduziu a biópsia para estudos de características bioquímicas do tecido muscular

John Holloszy e Charles Tipton  Aproximaram bioquímica e fisiologia no exercício  Primeiros a fazer experimentos com ratos Reggie Edgerton, Phil Gollnick, e Bengt Saltin  Estudaram características de fibras e exercício Fisiologistas do exercício contemporâneos

Fisiologistas do exercício contemporâneos

Edward F Coyle

 Determinantes do desempenho, fadiga e ingesta de carboidratos

Lance Armstrong

Condicionamento físico Tem sido um problema desde o final do século XIX. A guerra ou ameaça de guerra influenciaram programas de condicionamento físico em escolas públicas Preocupação com doenças e taxa de mortalidade Educação Física? Nutrição? Fisioterapia?

Condicionamento físico

Princípios do treinamento

Individualidade biológica

Adaptação

Sobrecarga

Continuidade

Inter-relação volume x intensidade

Respostas a estímulos

Respostas agudas ao treinamento envolvem como o corpo responde a uma sessão de exercício Adaptação fisiológica crônica ao treinamento mostra como o corpo responde ao longo do tempo para sessões repetidas de stress pelo exercício Respostas agudas vs crônicas

 Frequência cardíaca  Taxa respiratória  Temperatura corporal (pele e interna)  Atividade elétrica muscular Variáveis fisiológicas mensuráveis

Pontos principais  Controle de fatores ambientais, como a temperatura, umidade, luminosidade, e barulho.  Considerar ciclos diurnos, menstrual, e padrão de sono  Usar ergometros para medir o trabalho físico em condições padronizadas Respostas agudas ao exercício  Definir o modelo de teste para o tipo de atividade que o sujeito usualmente realiza

Pontos principais  Estudos longitudinais  Estudos de corte transverso Metodologia de pesquisa  Estudos longitudinais são mais precisos, mas nem sempre podem ser feitos (continua)

Pontos principais  Pesquisas de laboratório permitem maior controle e uso de equipamentos mais precisos  Pesquisas de campo limitam o uso e precisão nas medidas, mas permitem avaliação em situação mais condizente com o realmente experenciado pelo sujeito Metodologia de pesquisa

Controle do ambiente interno

Objetivos de aprendizado

Definir os termos homeostase e estado estável

Discutir um sistema de controle biológico

Exemplificar um sistema de controle biológico

Entender o que significa retroalimentação negativa

Compreender o que significa o ganho de um sistema de controle

Homeostase “ manutenção de constância do meio interno” Refere-se ao equilíbrio relativo do meio interno durante condições normais; resultante de diversas ações regulatórias de compensação. “ O corpo vivo, embora necessite do ambiente que o circunda, é, apesar disso, relativamente independente do mesmo. Esta independência do organismo com relação ao seu ambiente externo deriva do fato de que, nos seres vivos, os tecidos são, de fato, removidos das influências externas diretas, e são protegidos por um verdadeiro ambiente interno, que é constituído, particularmente, pelos fluidos que circulam no corpo”. Claude Bernard (1813-1878)

Estado estável (steady-state) Termo frequentemente usado para indicar o equilíbrio fisiológico interno Não significa normalidade, apenas estabilidade (constância) Exemplo: temperatura corporal durante o exercício “ O corpo vivo, embora necessite do ambiente que o circunda, é, apesar disso, relativamente independente do mesmo. Esta independência do organismo com relação ao seu ambiente externo deriva do fato de que, nos seres vivos, os tecidos são, de fato, removidos das influências externas diretas, e são protegidos por um verdadeiro ambiente interno, que é constituído, particularmente, pelos fluidos que circulam no corpo”. Claude Bernard (1813-1878)

Temperatura corporal interna (ºC) 37 38 39 20 40 60 Estável? Normal?

Sistemas de controle corporal Objetivo: regular algumas variáveis fisiológicas próximas a um valor constante Hormonal Barorreceptores Termoreceptores Pulmonar Circulatório Digestivo Renal

Classes de receptores Receptores – órgãos dos sentidos informam sobre o meio externo Proprioceptores – baro, termo, quimio e mecanoreceptores informam sobre o meio interno

Ajustes contra os AUMENTOS indesejáveis

Ajustes contra as REDUÇÕES indesejáveis

MECANISMOS DE CONTROLE FEEDBACK NEGATIVO – conjunto de alterações que fazem um fator retornar a determinado valor médio, mantendo a homeostasia (resposta negativa em relação ao estímulo inicial). FEEDBACK POSITIVO – o estímulo inicial produz maior estímulo do mesmo tipo, leva a instabilidade, ciclo vicioso. Útil na coagulação do sangue, trabalho de parto, PA, entre outros.

Sistemas de controle Uma série de componentes interconectados que servem para manter parâmetros físicos e/ou químicos do organismo constante(s). Receptores ---------------------------- estômago Centros de integração --------------- SNC Efetores ------------------------------- parar de comer

Exemplo: diminuição da temperatura ambiente para > 20ºC

Centro de integração Estímulo Receptor Efetor A resposta do efetor será sempre contrária ao estímulo

Exemplo: hiperventilação para aumentar a eliminação de CO 2 Aumentos acima do normal no CO2 extra-celular Ativação de receptores Envio de informações ao centro de controle respiratório Aumento da ventilação Esse ajuste vai depender da quantidade de correção necessária para manter a homeostase e o nível de “anormalidade” que existe após a correção.

Feedback Negativo TRH TRH Tiroxina estimula o metabolismo basal das células através de diversos mecanismos

Feedback Negativo No controle da Pressão arterial

Controle glicemia Alimentação ↑ glicemia Atividade do pâncreas Produção de insulina Captação da glicose celular ↓ glicemia Diabetes insulino dependente – pâncreas não executa ação

Recebe informações do cérebro, dos sistemas nervoso e endócrino Faz a integração de todos estes sinais O Hipotálamo E torna possível: a termorregulação o equilíbrio de energia a regulação dos fluidos corporais a regulação da pressão arterial mudanças no comportamento (sede, fome, saciedade).

VIAS = AFERENTES (“que leva”) E EFERENTES (“que traz”)

fontes de informação sensorial exterocepção informação sensorial que vem primeiramente das fontes externas ao corpo do indivíduo. interocepção a informação sensorial que vem, primeiramente, de fontes internas ao corpo do indivíduo. propriocepção Informação sensorial que chega de dentro do corpo do indivíduo, e que sinaliza a posição e movimento do corpo e segmentos; semelhante a cinestesia. cinestesia a informação sensorial vinda do sistema motor que sinaliza contração e movimentos dos segmentos; relacionada à propriocepção.

aparelho vestibular

órgãos sensoriais proprioceptivos localizados

no ouvido interno que sinalizam informação

sobre postura e equilíbrio.

fusos musculares receptores sensoriais localizados nos músculos que fornecem ao sistema nervoso informações sobre mudanças no comprimento do músculo. órgãos tendinosos de Golgi órgãos sensoriais proprioceptivos localizados na junção de músculos e tendões que sinalizam informação sobre a força nos músculos. receptores cutâneos órgãos sensoriais proprioceptivos localizados na maioria das áreas da pele que sinalizam informação sobre pressão, temperatura e toque. Informações proprioceptivas e cinestésicas

Motoneuronio alfa (Excitatório) Região não-contratil Fibras intrafusais Fibras extrafusais Motoneuronio gama (Inibitório)

O que detectam os ÓRGAO TENDINOSOS DE GOLGI? Variação da tensão mecânica sobre os tendões. Estão em série com às Fibras Extrafusais O que detectam os FUSOS MUSCULARES? Variação de comprimento das fibras musculares. Estão paralelos às Fibras Extrafusais Receptores proprioceptivos musculares Motoneurônios  recebem uma cópia da informação proprioceptiva e realizam ajustes automáticos reflexos necessários. As unidades ordenadoras (os motonêuronios) recebem informações a cerca da tensão e da variação do comprimento das fibras musculares.

Fusos musculares detectam a variação do comprimento muscular Contração Estiramento

Quais são as funções dos Fusos Musculares? A carga (1) estira as Fibras extrafusais (2) e as fibras do fuso muscular (3). O estiramento da região central do fuso estimulam as terminações aferentes que dispararam Potenciais de Ação em direção ao SNC. A chegada desse impulsos causam a estimulação dos motoneurônios  do próprio músculo. O fuso detecta variação do comprimento das FE durante o estiramento e provoca a sua contração. Estiramento 1 2 3

Referências Fox et al., Bases fisiológicas da educação física. 4.ed. Guanabara Koogan, 1991. Powers, Howley. Fisiologia do exercício. 3.ed. 2000