Altos e Baixos

Ângelo Bernak de Oliveira Natália Ribeiro

VIII Curso de Inverno

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ALTOS E BAIXOS

ALTOS E BAIXOS • OBJETIVOS

Compreender características físicas de ambientes hipobárico e hiperbárico; Compreender as alterações e adaptações fisiológicas em resposta a estes ambientes;

Compreender conceitos básicos de fisiologia respiratória e cardiovascular;

ALTOS E BAIXOS • ALTITUDE

• Conceito Histórico

http://nonciclopedia.wikia.com/wiki/File:Monte_Olimpo.gif

http://asmilcamisas.wordpress.com/tag/futebol-cordilheira-dos-andes/

http://forsfimport.files.wordpress.com/2010/01/edmundhillaryandtenzingnorgay.jpg

http://www.esportesradicais.org/tag/alpinismo/

ALTOS E BAIXOS • ALTITUDE

10 x http://atomicscien.blogspot.com.br/2011/05/monte-everest.html http://www.estadao.com.br/noticias/internacional,dubai-inaugura-

maior-arranha-ceu-do-mundo,490204,0.htm

ALTOS E BAIXOS

“Nosso progresso foi lento e exaustivo. Cada passo foi trabalhoso, requerendo muito esforço. Depois de alguns passos uma pausa foi necessária para recuperarmos a energia. Eu estava começando a ofegar e lutar para respirar. Meus pulmões pareciam queimar, eu estava gemendo e lutando para conseguir ar suficiente, uma experiência triste e apavorante na qual eu não tinha o controle sobre mim mesmo.” Life at the extremes. The science of survival, 2001.

• ALTITUDE

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

1. A que se devem as alterações observadas quando uma pessoa é exposta à elevadas altitudes?

2. Qual o motivo da necessidade da subida gradual?

3. Por que alguns povos conseguem viver em níveis muito acima do nível do mar?

• ALTITUDE • Sistema respiratório

ALTOS E BAIXOS

Função e anatomia

Defesa imunológica;

Órgão metabólico;

Trocas gasosas

http://www.infoescola.com/biologia/sistema-respiratorio/

• ALTITUDE • Sistema respiratório

ALTOS E BAIXOS

Difusão dos gases

http://www.afh.bio.br/resp/resp2.asp

CO2 CO2

• ALTITUDE • Sistema respiratório

ALTOS E BAIXOS

Pressão dos gases no alvéolo

http://osistemarespiratorio.blogspot.com.br/2010/08/hematose.html

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

Pressão atmosférica e pressão de Oxigênio PO2 = Fração O2 x Pressão atmosférica

FO2 = 21% (constante) Pressão atmosférica Força que a atmosfera exerce sobre a terra e varia de acordo com a

altitude.

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

http://www.alunosonline.com.br/quimica/influencia-pressao-externa-sobre-ponto-ebulicao.html

http://meteoropole.com.br/category/pressao-do-ar/

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

PO2 = Fração O2 x Pressão ATM FO2 = 21% (constante)

http://osistemarespiratorio.blogspot.com.br/2010/08/hematose.html

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

1. A que se devem as alterações observadas quando uma pessoa é exposta à elevadas altitudes? R: A queda na pressão de O2 A queda na PO2 está relacionada a maioria dos sintomas observados no mal agudo da montanha que incluem: respiração ofegante e dores de cabeça, podendo também ocorrer náuseas, insônia e perda de cognição.

• ALTITUDE Quimiorreflexo (resposta imediata à altitude elevada)

ALTOS E BAIXOS

http://dc301.4shared.com/doc/a4ZxNF7Y/preview.html

• Pulmonares: hiperventilação; • Cardiovasculares: vasocontricção seletiva e aumento da força de contração cardíaca

Corpúsculo carotídeo

Corpúsculo aórtico

• ALTITUDE Quimiorreflexo

ALTOS E BAIXOS

Hiperventilação: aumento da frequência e profundidade da respiração. Possibilita maior disposição de O2, diminuindo a queda da pressão deste gás; Vasocontricção seletiva: contração de vasos de determinados órgãos, diminuindo assim o fluxo sanguíneo para estes órgãos; Aumento da força de contração cardíaca: garante que o coração bombeie maior volume de sangue, compensando a deficiência de O2 sanguíneo.

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

Ajuste ácido-base (resposta de médio prazo à elevadas altitudes)

pH: indicador de quanto uma solução é básica, ácida ou neutra, sendo o pH neutro definido numericamente como 7; pH sanguíneo: levemente alcalino 7,4. Deve ser mantido dentro de uma estreita faixa de variação.

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

Ajuste ácido-base

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

Ajustes a longo prazo

Angiogênese: um processo fisiológico que envolve o crescimento de novos vasos sanguíneos a partir de vasos pré-existentes.

http://educatie.ntr.nl/radio/501613/kort-nieuws/item/3024041/tumor-zorgt-toch-voor-eigen-bloedvoorziening/

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

Ajustes a longo prazo

Policitemia: aumento do número de hemácias

http://pediatric-drlopez.blogspot.com.br/2011/04/policitemia-manifestaciones-clinicas.html

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

2.Qual o motivo da necessidade da subida gradual à altitude? R: As alterações corporais necessárias para resistir ao aumento de altitude são de curto, médio e longo prazo.

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

10.400 m

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1751

8.850 m

http://gigantesdomundo.blogspot.com.br/2011/11/everest-montanha-mais-alta-do-mundo.html

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

Aclimatação x Adaptação

Aclimatação: processo pelo qual há um aumento da resistência e desempenho do indivíduo em situações de elevada altitude, levando de dias a semanas;

Adaptação: alterações fisiológicas e genéticas que acontecem em um período de anos e gerações em habitantes de elevadas altitudes.

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

3. Por que alguns povos conseguem viver em níveis muito acima do nível do mar? R: Adaptação.

http://www.oqueeisso.blog.br/?p=1611

• ALTITUDE

ALTOS E BAIXOS

http://esportes.terra.com.br/futebol/eliminatorias2010/interna/0,,OI4036448-EI10290,00-Bolivia+x+Brasil.html

http://blogs.diariodepernambuco.com.br/esportes/?p=7442 2000 Paul Tergat Quênia 43min57s 15 km 2001 Tesfaye Jifar Etiópia 44min15s 15 km

2002 Robert Kipkoech Cheruiyot Quênia 44min59s 15 km

2003 Marílson Gomes dos Santos Brasil 43min50s 15 km

2004 Robert Kipkoech Cheruiyot Quênia 44min43s 15 km

2005 Marílson Gomes dos Santos Brasil 44min22s 15 km

2006 Franck Caldeira Brasil 44min06s 15 km

2007 Robert Kipkoech Cheruiyot Quênia 44min43s 15 km

2008 James Kipsang Quênia 44min43s 15 km 2009 James Kipsang Quênia 44min40s 15 km

2010 Marílson Gomes dos Santos Brasil 44min03s 15 km

2011 Tariku Bekele Etiópia 43min35s 15 km http://www.gazetaesportiva.net/blogs/beneturco/2012/01/

• MERGULHO • Conceito histórico

ALTOS E BAIXOS

Alimento Artefatos e materiais valiosos Reparação de navios Atividade militar Exploração do ambiente aquático e vida marinha

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Mergulho livre

Duração curta do mergulho Capacidade pulmonar Preparo físico Controle emocional

• MERGULHO • ???

ALTOS E BAIXOS

Afirmação: cada mergulho livre pode durar poucos segundos!

Como aumentar o tempo de mergulho?

Um  “snorkel”  mais  longo  permitiria  respirar  em  profundidades  maiores?!

Respirar dentro de uma bolsa de ar submersa na água seria uma forma de prolongar o mergulho?!

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Mergulho autônomo

Duração prolongada do mergulho Planejamento e conhecimento técnico Preparo físico Controle emocional*

ALTOS E BAIXOS • SISTEMA RESPIRATÓRIO

• Anatomia

• FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA • Espaço morto

ALTOS E BAIXOS

Ar ambiente

Ar alveolar

ZON

A DE

CO

NDU

ÇÃO

ZO

NA

RESP

IRAT

ÓRI

A

500

mL

Inspiração Expiração Expiração

• FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA • Espaço  morto  “MAIOR”

ALTOS E BAIXOS

Ar ambiente

Ar alveolar

ZON

A DE

CO

NDU

ÇÃO

ZO

NA

RESP

IRAT

ÓRI

A

500

mL

Inspiração Expiração Expiração

• MERGULHO • ???

ALTOS E BAIXOS

Afirmação: cada mergulho livre pode durar poucos segundos!

Como aumentar o tempo de mergulho?

Um  “snorkel”  mais  longo  permitiria  respirar  em  profundidades  maiores?!

Respirar dentro de uma bolsa de ar submersa na água seria uma forma de prolongar o mergulho?!

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Ambiente hiperbárico (alta pressão)

COLUNA DE AR

COLUNA  D’ÁGUA

PRESSÃO ATMOSFÉRICA

PRESSÃO HIDROSTÁTICA

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Lei Boyle: pressão x volume

Lei Boyle "Sob temperatura constante, o produto da pressão e do volume de uma massa gasosa é constante, sendo, portanto, inversamente proporcionais. Qualquer aumento de pressão produz uma diminuição de volume e qualquer aumento de volume produz uma diminuição de pressão."

VOLUME

PRESSÃO

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Profundidade x pressão e volume

PROFUNDIDADE PRESSÃO VOLUME PULMONAR

Metros ATM mm Hg mL

- 1 760 6.000

10 2 1.520 3.000

20 3 2.280 2.000

30 4 3.040 1.500

40 5 4.560 1.200

50 6 5.320 1.000

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Profundidade x pressão e volume

PRESSÃO

ATM mm Hg

1 760

2 1.520

3 2.280

4 3.040

5 4.560

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Ambiente hiperbárico (alta pressão)

MAIS DE 70% DO NOSSO ORGANISMO É

COMPOSTO DE ÁGUA

MAIOR PARTE DOS TECIDOS SÃO POUCO AFETADOS PELO

AUMENTO DE PRESSÃO

EXCETO, AS CAVIDADES CHEIAS DE AR

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Cavidades sensíveis ao aumento de pressão

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Cavidades sensíveis ao aumento de pressão

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Cavidades sensíveis ao aumento de pressão

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Profundidade x pressão e volume

PROFUNDIDADE PRESSÃO VOLUME PULMONAR AR INSPIRADO

Metros ATM mm Hg mL PO2 (mm Hg)

- 1 760 6.000 159

10 2 1.520 3.000 318

20 3 2.280 2.000 477

30 4 3.040 1.500 636

40 5 4.560 1.200 795

50 6 5.320 1.000 954

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Fisiologia respiratória • Quimiorreptores  (“sensores  sensíveis  aos  níveis  de  O2, CO2 e  pH”)  

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO

• Fisiologia respiratória • Quimiorreptores  (“sensores  sensíveis  aos  níveis  de  O2, CO2 e  pH”)  

PO2 PCO2 pH

QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS E CENTRAIS

VENTILAÇÃO

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO LIVRE

• Fisiologia respiratória • Hiperventilação antes do mergulho

“A hiperventilação antes do mergulho prolonga o período de apnéia; ao mesmo tempo, o risco para o mergulhador aumenta.”

PCO2

Fisiológico ~ 40 mm Hg

Hiperventilação ~ 15 mm Hg Nível crítico ~ 50 mm Hg

PCO2

PO2 PCO2 pH

QUIMIORRECEPTORES PERIFÉRICOS E CENTRAIS

VENTILAÇÃO

ALTOS E BAIXOS • MERGULHO LIVRE

• Profundidade x pressão e volume • Hiperventilação antes mergulho

PROFUNDIDADE PRESSÃO VOLUME PULMONAR AR INSPIRADO

Metros ATM mm Hg mL PO2 (mm Hg)

- 1 760 6.000 159

10 2 1.520 3.000 318

20 3 2.280 2.000 477

30 4 3.040 1.500 636

40 5 4.560 1.200 795

50 6 5.320 1.000 954

PO2 PERFUSÃO ALVEOLAR CONSUMO DE O2

PO2 INTERROMPE OXIGENAÇÃO HIPÓXIA DESMAIO/ MORTE

CON

SUM

O D

E O

2 RE

DUÇÃ

O A

BSO

LUTA

PO

2

• MERGULHO • Embolia

• Solubilidade do Nitrogênio (N2)

ALTOS E BAIXOS

FORMAÇÃO DE BOLHAS

SOLUBILIDADE DO GÁS NOS TECIDOS

PRESSÃO

PRESSÃO GÁS VOLTA A FORMA GASOSA NOS VASOS

SANGUÍNEOS

“O volume de ar respirado debaixo d’água se expande em proporção direta com a redução na pressão externa à medida que o mergulhador sobe para a superfície”.

• MERGULHO • Eventuais traumas em ambiente hiperbárico

ALTOS E BAIXOS

• MERGULHO LIVRE • Reflexo fisiológico do mergulho

ALTOS E BAIXOS

Mamíferos aquáticos bradicardia débito cardíaco reduzido vasoconstrição periférica

Seres Humanos bradicardia débito cardíaco reduzido vasoconstrição periférica aumento pressão arterial

Reflexo do mergulho: em humanos foi detectado pela imersão apenas da face em água fria.

• REFERÊNCIAS

ALTOS E BAIXOS

Aires, Margarida de Mello (ed). Castrucci, Ana Maria de Lauro (ed). Fisiologia. 3. ed. Rio de Janeiro, Guanabara koogan, 2011. xiii, 1232.

Levitzky, Michael G. Fisiologia Pulmonar. São Paulo – Manole, 2004.

McArdle, William D. Fisiologia do Exercício: energia, nutrição e desempenho humano. Rio de Janeiro – Guanabara Koogan, 2008.

Memória Acessória: Pesca Sub: Física X Fisiologia do Mergulho. Disponível: http://memoriaacessoria.blogspot.com.br/2011/05/artigo-fisica-x-fisiologia-do-mergulho.html. Acessado em: 18/jul/2012.

E.M. Santa Terezinha: A Água no Corpo Humano. Disponível em: http://emsterezinha-informatica.blogspot.com.br/2010/05/agua-no-corpo-humano.html. Acessado em: 18/jul/2012.

Diving in Vanuatu, Island Escapes. Disponível em: http://www.island-escapes.com/diving-in-vanuatu. Acesso em : 18/jul/2012.

Sistema Respiratório. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAButEAF/sistema-respiratorio. Acessado em: 18/jul/2012.