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A Importância da Fisiologia do Exercício na Educação Física

Fisiologia do Exercício

Antes que pensar em como montar o treinamento ideal para o seu aluno, ou buscar as diferenças entre realizar diferentes tipos de treinamento aeróbio, precisamos entender a fundo como o corpo funciona. Não é possível periodizar um treinamento de corrida, visando um objetivo, se não entendermos sobre as rotas metabólicas.

Não temos como pensar em força muscular se não conhecemos as estruturas e como ocorre as diferentes adaptações nos músculos. Um dos primeiros princípios que regem nosso corpo e é essencial para o entendimento do seu funcionamento é a Lei do menor Esforço. Ou seja, nosso corpo busca sempre realizar alguma tarefa da forma mais econômica possível.

Além disso, de uma forma geral o corpo não mantém estruturas que não estão sendo utilizadas, e isso é visto claramente no processo de destreino. Outro ponto importante que você deve ter sempre em mente é que o corpo está em constante busca por um equilíbrio, nosso corpo busca sempre a homeostase de seus sistemas.

Com isso na ponta da língua podemos começar a falar de fisiologia do exercício, continue lendo e vamos relembrar os pontos mais importantes desse tema que é essencial para uma prescrição correta e de sucesso!

Princípios da Fisiologia do Exercício

Exercício Físico

– O princípio da individualidade

Não somos todos iguais, cada um tem o seu jeito e velocidade de se adaptar aos estímulos de um treinamento. Basicamente são fatores hereditários que determinam nossa resposta aos exercícios e duas pessoas, exceto gêmeos idênticos, nunca irão ter as mesmas adaptações. Por essa razão, qualquer programa de treinamento deve levar em consideração as características e daquela pessoa a quem é destinado e somente ela.

– O princípio da especificidade

As adaptações ao treinamento são extremamente ligadas ao volume, à intensidade e ao tipo de exercícios realizado. Não se pode esperar ganhos de resistência treinando potência, por exemplo. Nesse ponto, o treinamento deve estimular os sistemas fisiológicos que são fundamentais para a atividade afim de ser o mais específico possível ao seu objetivo.

– O princípio do desuso

Quando se para de treinar é esperado que a condicionamento físico retorne ao nível de condicionamento necessário somente para as tarefas de uso diário. Qualquer ganho em um programa de treinamento será perdido se não for feita uma manutenção adequada. Por isso lembre-se, “use-o ou perca-o”.

Os Efeitos Fisiológicos dos Exercícios Físicos

Antes de se falar em tipo de exercício, intensidades e volume é necessário entender que fisiologicamente nosso corpo entende estímulos, e os resultados do treinamento são as adaptações provenientes de estímulos bem direcionados.

Nosso corpo está sempre buscando o equilíbrio e para fazê-lo se adaptar precisamos criar stress. Sim, os exercícios que passamos são criadores de stress no nosso corpo, eles vêm como uma forma de nos tirar do equilíbrio e obrigar o corpo a se preparar para receber novamente esse stress sem que ele cause tanto estrago no organismo. Assim, o corpo vai se tornando mais forte e vai sendo necessário estímulos cada vez mais fortes para conseguir gerar esse stress. Entre os tipos de estímulos temos: excitação, adaptação e exaustão.

As cargas de excitação são aquelas que quando terminadas o nível de condicionamento físico retorna ao normal. Não existe modificação do ponto de partida no nosso corpo. Já as cargas de adaptação, aparecem quando é dada uma carga (ou sobrecarga) e o corpo se prepara para não sofrer novos desequilíbrios, então ele se adaptação à um nível mais elevado de condicionamento.

As cargas de exaustão, são aquelas que estão acima da capacidade do sistema e que tendem a causar danos mais severos ao corpo. Nem sempre representam lesão, mas a sua adaptação nem sempre representa em um nível maior de condicionamento, podendo até mesmo piorar em relação ao estado inicial.

Falando mais especificamente sobre as adaptações, que são os efeitos que os exercícios impõem ao corpo, temos que elas são uma reorganização orgânica e funcional do organismo frente às exigências internas e externas. Elas são reversíveis e precisam constantemente ser reavaliadas e é caracterizada pela formação de novas estruturas de acordo com o estímulo oferecido.

Podemos ter em vista o tempo e essas adaptações podem ser rápidas, como no caso dos músculos ou lentas que é a adaptação de tecidos como os ossos e tendões. Elas podem ser positivas, negativas, específicas e não-específicas. Por exemplo, ao treinar força a adaptação específica é ao aumento de sarcômeros em paralelo no músculo, e a adaptação não específica seria o impacto sobre o tecido ósseo e o aumento da densidade mineral óssea em consequência.

Os Principais Pontos Sobre a Fisiologia do Exercício Físico

– Sistema Cardiovascular

Sistema Circulatório

 

O sistema cardiovascular tem como principais funções a liberação de oxigênio (O2) para os tecidos, a remoção de gás carbônico (CO2), e o transporte de hormônios, glicose O2 e CO2. O sistema é composto pelo coração, vasos sanguíneos e pelo sangue.

  • Coração

O coração é uma estrutura composta por dois átrios, que são câmaras receptoras de sangue e dois ventrículos, que são câmaras ejetoras de sangue. O coração é a principal “bomba” que faz com que o sangue circule pelo sistema vascular.

O músculo cardíaco tem a capacidade única de gerar seu próprio estímulo elétrico (auto condução). Esse sistema possui quatro componentes que funcionam em conjunto através do estímulo de chegada de sangue ao átrio direito, são eles: nodo sinoatrial, conhecido como o marca-passo do coração; nodo atrioventricular; feixe de Hiss; e fibras de Purkinge.

  • Terminologia da função cardíaca

Ciclo cardíaco: eventos que ocorrem entre dois batimentos cardíacos consecutivos, sístole e diástole.

Volume de ejeção: volume de sangue bombeado pelo ventrículo esquerdo em sístole. O volume de ejeção é igual a diferença entre o volume diastólico final e o volume sistólico final.

Fração de ejeção: Proporção de sangue bombeado para fora do ventrículo esquerdo a cada batimento. É a razão entre o volume de ejeção e o volume diastólico final.

Débito cardíaco: É o volume total de sangue bombeado pelo ventrículo esquerdo por minuto, ou simplesmente o produto entre a frequência cardíaca e o volume de ejeção.

  • Pressão Arterial

A pressão sanguínea é a pressão exercida pelo sangue sobre as paredes dos vasos sanguíneos, e usualmente nos referimos à pressão exercida sobre as artérias e por isso chamamos de pressão arterial (PA). A PA é apresentada em dois valores, um mais alto, que é a pressão sistólica (PAS) durante a fase de contração do coração, e um mais baixo, que é a pressão diastólica (PAD) durante a fase de relaxamento do coração. As alterações nos valores de PA podem se dar por alterações nos vasos, uma constrição vascular aumenta os valores de PA e uma dilatação vascular resulta em menores valores para a PA.

  • Resposta cardiovascular ao exercício

Tendo revisado as estruturas e fisiologia do sistema cardiovascular podemos agora pensar sobre como ele responde em situações de maior demanda, como o exercício. Quando iniciamos uma atividade física a necessidade dos tecidos por O2 aumenta, especialmente nos músculos ativos.

Dessa forma, assim como uma maior necessidade de nutrientes a produção de detritos metabólicos também é aumentada exigindo mais do sistema circulatório. Para suprir as demandas aumentadas do corpo o sistema cardiovascular sofrerá uma séria de alterações que envolvem, via de regra, o aumento de: frequência cardíaca; volume de ejeção; débito cardíaco; fluxo sanguíneo; pressão arterial e o sangue.

Vamos falar mais profundamente da frequência cardíaca que é um parâmetro que pode ser utilizado para a prescrição do exercício.

Frequência Cardíaca: A frequência cardíaca (FC) reflete a quantidade de trabalho que o coração deve realizar para satisfazer as demandas aumentadas do corpo durante uma atividade. A frequência cardíaca em repouso é, em média, entre 60 a 80 batimentos por minutos. Ela é influenciada pela idade e tende a diminuir ao longo dos anos, além disso, em atletas ela tende a ser mais baixa quando comparado a sujeitos destreinados.

Lembre-se que não se deve utilizar a FC pré-exercício como parâmetro para a FC de repouso. Imediatamente antes ao início de uma atividade física temos uma ação antecipatória que faz com que os valores de FC se eleve. Falando sobre a FC durante o exercício, quando se inicia uma atividade a FC tende a aumentar de forma direta ao aumento da intensidade até que se chegue próximo ao valor referente à exaustão, nesse ponto a FC tende a se estabilizar.

Dessa forma, quando a FC deixa de aumentar com o aumento da intensidade é um indicador que o seu aluno está próximo ao seu máximo esforço. Esse valor de FC máxima é bastante confiável para a prescrição de treinamento e pode ser estimado através de algumas equações. Normalmente se subtrai a idade do valor 220, e se tem uma estimativa do valor máximo. Mas fique atento, essa estimativa deixa de ser confiável de acordo com o nível de condicionamento do seu aluno.

Para a prescrição da frequência cardíaca alvo de treino eu indico o método indireto que é:

FC treino = (Fcmáx – Fcrepouso)x %treino + FCrepouso

Onde:

Fc treino é a frequência cardíaca que você deverá respeitar para o percentual de Fc máxima escolhido.

Fc repouso é a frequência cardíaca medida em repouso, logo após acordar ou em um momento de relaxamento.

% treino é a faixa percentual da frequência cardíaca máxima que você quer utilizar no treino.

-Sistema Respiratório

Sistema Respiratório

O sistema respiratório não atua sozinho, o sistema cardiovascular age em conjunto para que seja possível captar, transportar e utilizar o oxigênio e remover o dióxido de carbono. Esse processo envolve:

* Ventilação pulmonar: a respiração, ou seja, o movimento do ar para dentro e para fora dos pulmões.

* Difusão pulmonar: é a troca de O2 por CO2 entre os pulmões e o sangue.

* Transporte: através do sangue são transportados o O2 e o CO2 para os tecidos do corpo.

* Troca gasosa capilar: é a troca de O2 e CO2 entre o sangue capilar e os tecidos dos metabolismos ativos.

Nesse caso, os dois primeiros pontos são conhecidos como respiração externa, enquanto os dois últimos são denominados respiração interna.

Durante o exercício físico o sistema respiratório sofre alterações. No início da atividade física ocorre um aumento acentuado e quase imediato na ventilação, seguido por uma elevação mais gradual e contínua da profundidade e da frequência respiratória. Esse estímulo está intimamente ligado as necessidades metabólicas do corpo, quanto maior a intensidade do exercício maior será a ventilação.

Quando a intensidade do exercício aumenta em direção ao máximo esforço, chegamos em um determinado ponto em que a ventilação passa a aumentar de forma desproporcional ao consumo de oxigênio (VO2, i.e. capacidade de captar, transportar e utilizar o O2). Esse ponto é denominado ponto de ruptura ventilatório.

Quando a taxa de trabalho ultrapassa em torno de 70% do seu VO2máx, a liberação de oxigênio para os músculos não consegue mais suportar as demandas necessárias. Para compensar, uma maior porção de energia é derivada da glicólise, o que resulta em um aumento da produção e do acúmulo de ácido lático.

Nesse ponto o aumento o aumento concomitante de CO2 estimula o aumento da ventilação. Então no exercício a ventilação aumenta de forma proporcional com a intensidade do exercício, até o ponto de ruptura ventilatório, a partir do qual a ventilação aumentar desproporcionalmente à medida que o corpo tenta eliminar o excesso de CO2.

Esse ponto em que existe uma maior produção de CO2 por minuto, acreditava-se ser resultado da sua liberação pelo tamponamento do ácido lático pelo bicarbonato, o que o faz ser também chamado de limiar anaeróbio, por supor um desvia para o metabolismo mais anaeróbio.

Como efeito de treinamento o liminar anaeróbio tende a se deslocar para mais perto do valor de consumo máximo de oxigênio. Dessa forma, um mesmo esforço realizado antes de um treinamento passa a ser menos desgastante quando comparado à situação pós treinamento.

Essa característica é refletida tanto pela frequência cardíaca, quanto pelo consumo de oxigênio. Ou seja, se hoje correr à uma velocidade de 8 km/h representa um esforço elevado, após um treinamento específico a pessoa se torna capaz de correr à essa mesma velocidade com uma frequência cardíaca e consumo de oxigênios mais baixos, o que indica um melhor nível de treinamento.

– Sistema Muscular

Sistema Muscular

As várias funções do sistema neuromuscular são desempenhadas por três tipos de músculos. O músculo, liso, esquelético e cardíaco. O músculo liso é involuntário, ou seja, não temos o controle consciente deles de forma direta. Esse tipo de músculo é encontrado nas paredes dos vasos sanguíneos e órgãos.

O músculo cardíaco somente pode ser encontrado no coração, assim como o músculo liso ele não se encontra sob controle consciente e é o único músculo que controla a si mesmo, como visto anteriormente. Os músculos esqueléticos são aqueles que conseguimos controlar, eles são voluntários e somam em torno de 600 músculos pelo corpo.

A estrutura do músculo esquelético é composta pelo epimísio, tecido conjuntivo que o recobre. Abaixo do epimísio temos o perimísio que é uma bainha de tecido conjuntivo que circunda os fascículos. Nos fascículos podemos encontrar as fibras musculares que se divide nas miofibrilas, que são os elementos contráteis do músculo. Ainda, as miofibrilas são compostas por diversos sarcômeros, que são a menor unidade funcional do músculo, e lá que ocorre a interação entre actina e miosina, gerando a contração muscular.

A contração muscular pode ser classificada de acordo com seu tipo de ação, podendo ser concêntrica, excêntrica e isométrica ou estática.

  • Ação concêntrica: O encurtamento do músculo quando os filamentos de actina são puxados e aproximados uns dos outros. Para tanto existe o movimento articular, aproximando a inserção do músculo de sua origem.
  • Ação Isométrica: Os músculos também podem atuar sem que haja movimento. Nesse caso, o músculo é capaz de gerar força sem alterar seu comprimento.
  • Ação excêntrica: Nesse caso o músculo gera força enquanto está alongando, é considerada uma ação dinâmica e a inserção do músculo passa a se afastar da origem. Aqui, os filamentos de actina são tracionados ainda mais do centro do sarcômero, provocando seu alongamento.

Relembrando ainda, mais força pode ser gerada quando mais unidades motoras são recrutadas. As unidades motoras de contração rápida geram mais força do que unidades motoras de contração lenta por que cada unidade rápida possui mais fibras musculares do que as lentas.

Ainda, músculos maiores, possuindo mais fibras musculares, também conseguem produzir mais força do que músculos menores. Por último, os músculos e seus tecidos possuem a propriedade elástica. Quando eles são alongados, essa elasticidade resulta no armazenamento de energia que fica disponível e é liberada na atividade muscular subsequente, aumentando a produção de força.

O exercício promove muitas adaptações no sistema neuromuscular. Essas adaptações são dependentes do tipo do programa de treinamento seguido: o treinamento aeróbio não produz ou produz um ganho muito pequeno de força e potência muscular, mas temos adaptações muito expressivas quando utilizamos metodologias de treino de força.

Força muscular: é o vigor máximo que um músculo, ou grupo muscular, pode gerar. A força pode ser definida pelo peso máximo que uma pessoa é capaz de mobilizar em uma única repetição, chamando de repetição máxima ou 1RM.

  • Potência muscular: é o aspecto explosivo da força, resultante da multiplicação da força com a velocidade de movimento e é um componente fundamental na maioria das atividades de ato rendimento. A potência é aumentada quase que exclusivamente através de ganhos de força.
  • Resistência muscular: capacidade de sustentar ações repetidas, fixas ou estáticas durante um longo período de tempo.
  • Hipertrofia muscular: ocorre em razão do treino de força e reflete mudanças estruturais no músculo, que podem ser resultantes do aumento do tamanho das fibras musculares e ainda pode existir um aumento no número de fibras.

 

Bioenergética

Fisiologia do Exercício: ATP

– A Obtenção de Energia Através do ATP

A energia das ligações moleculares dos alimentos é liberada quimicamente no interior das nossas células e, em seguida, ela é armazenada sob forma de um composto altamente energético chamado adenosina trifosfato, ou ATP. Em repouso o corpo utiliza tanto carboidratos como gordura para obter a quantidade de energia necessária, já as proteínas geralmente contribuem muito pouco para a produção de energia e são consideradas estruturais no seu corpo.

Durante o esforço de baixa à média intensidade uma maior quantidade de carboidratos é utilizada, com menor dependência das gorduras. Já no exercício máximo, geralmente de curta duração, a ATP é gerada quase que exclusivamente a partir dos carboidratos. De um modo geral, os carboidratos fornecem cerca de 4,1 kcal de energia por grama, enquanto as gorduras podem fornecer 9 kcal/g.  Entretanto, a energia dos carboidratos é muito mais acessível do que aquela proveniente das gorduras.

Mas como essa energia é utilizada? Quando a enzima ATPase atua sobre a ATP, o último grupo fosfato separe-se da molécula, liberando rapidamente uma quantidade grande de energia. Isso reduz a moléculo para adenosina difosfato e um fosfato livre.

Tá, entendi como a energia é liberada, mas como foi que se criou esse ATP? O processo de armazenamento de energia através da formação de ATP a partir de outras fontes químicas é denominado fosforilação. Através de uma série de reações químicas, um grupo fosfato se liga ao ADP e forma o ATP. Quando essas reações ocorrem sem a presença de oxigênio, o processo é chamado de anaeróbio. Quando ele ocorre com o auxílio de oxigênio chamasse de metabolismo aeróbio e a conversão de ADP em ATP ganha o nome de fosforilação oxidativa.

Essa formação de ATP se dá através de três formas no corpo: sistema ATP-CP; sistema glicolítico e sistema oxidativo.

– Sistema ATP-CP

Esse é o sistema energético mais simples e que fornece energia ao corpo de forma mais rápida. Além de ATP, as células possuem a creatina fosfato (CP), que é uma molécula de alta energia. A liberação de energia pela CP é facilitada pela enzima creatina quinase (CK), que atua sobre a CP para separar um grupo fosfato da creatina. Essa energia liberada é então utilizada para ligar um fosfato ao ADP, formando ATP.

Nesse processo, quando a energia é liberada da ATP, por meio da liberação de um grupo fosfato, as células podem impedir o gasto de tanto ATP através da quebra da CP fornecendo energia para restaurar mais ATP. Então, nos primeiros segundos de atividade muscular intensa, a ATP é mantida em níveis quase constantes enquanto a CP diminui a medida que é utilizada para repor os ATP. Dessa forma, a produção de energia por esse sistema é limitada.

Os estoques de ATP e CP no músculo podem sustentar entre 3 e 15 segundos em esforços máximos.

– Sistema Glicolítico

O outro método de produção de energia que ocorre sem a dependência da presença de oxigênio é o sistema glicolítico. Esse sistema envolve a degradação da glicose por meio de enzimas glicolíticas. A glicose é a forma de açúcar mais facilmente encontrada no corpo e se origina da digestão de carboidratos e da degradação do glicogênio hepático.  A glicólise é muito mais complexa do que o sistema ATP e exige 12 reações enzimáticas para a degradação do glicogênio em ácido lático.

O ganho desse processo é de 3 moles de ATP formados por cada mol de glicogênio degradado. Se a glicose for utilizada no lugar do glicogênio, o ganho é apenas de 2 moles de ATP. Esse sistema energético não produz grandes quantidades de ATP. Apesar dessa limitação, as ações combinadas dos sistemas glicolítico e ATP-CP permitem que o músculo gere força meso quando o suprimento de oxigênio é limitado. Esses dois sistemas são predominantes nos minutos iniciais de exercícios de alta intensidade. Outra limitação importante desse sistema é o acúmulo de ácido lático nos músculos e nos líquidos corporais.

Nos exercícios máximos, que duram em torno de um a dois minutos, o sistema glicolítico é altamente solicitado e as concentrações de ácido lático podem aumentar em grande proporção. Essa acidificação do meio das fibras musculares compromete a função enzimática, além de dificultar o processo de contração muscular.

Não podemos nos limitar a ter energia para 2 minutos de exercício, para tanto vamos ver como funciona o sistema oxidativo, o sistema de maior capacidade do nosso corpo.

– O Sistema Oxidativo

Esse é o sistema de produção de energia mais complexo entre os três. O processo através do qual o organismo separa substratos com o auxílio de oxigênio para gerar energia e é conhecido como respiração celular e a produção oxidativa de ATP ocorre no interior das mitocôndrias.

Os músculos necessitam de um suprimento constante de energia para produzir continuamente a força necessária durante a atividade de longa duração. Ao contrário da produção anaeróbia de ATP, o sistema oxidativo possui uma enorme capacidade de produção de energia e é o principal método durante eventos de longa duração.

A oxidação dos carboidratos se dá através de três processos complexos que são a glicólise aeróbia, o ciclo de Krebs e a cadeia de transporte de elétrons e resulta em água, CO2 e 38 ou 39 moléculas de ATP por molécula de carboidrato. Quando pensamos nas gorduras o processo é bastante semelhante, entretanto, se tem a lipólise no lugar da glicólise e se utiliza uma maior quantidade de oxigênio para esse processo.

Durante o exercício a disposição de oxigênio é limitada pelo sistema cardiovascular, dessa forma, para exercícios de alta intensidade o organismo tem a preferência de utilizar carboidratos, por ser mais rápido e econômico.

Como Integrar o Conhecimento Científico ao Campo de Atuação Profissional

Muito se estuda e muito se sabe sobre a fisiologia do exercício. Além deste guia básico sobre o funcionamento dos diversos sistemas do corpo é de suma importância saber transferir essas informações para a prática. Nesse caso, precisamos entender como o corpo se adapta a cada estímulo e então periodizar e prescrever de acordo com os objetivos que temos interesse.

Ou seja, não adianta tentar melhorar a endurance do seu aluno treinamento em tempo de rota metabólica de ATP-CP, por exemplo. Assim como, podemos ter ganho de potência trabalhando essencialmente força, mas não se pode esperar grandes adaptações de força muscular trabalhando com tempo de rota metabólica oxidativa.

Pense no seu aluno como um todo, entenda que as rotas metabólicas podem indicar o número de repetições para os exercícios, de acordo com seu objetivo.

Lembre-se sempre de avaliar seu aluno e conhecer os parâmetros metabólicos de condicionamento físico dele. Se você identifica o segundo limiar ventilatório é mais fácil prescrever um treinamento aeróbio com a intensidade correta para atingir a rota metabólica que você tem interesse de desenvolver e então atingir o seu objetivo.

Conclusão

Fisiologia do Exercício

Nosso corpo é composto por muitos sistemas diferentes que se unem durante a realização de exercícios. Precisamos estudar as características e limitação de cada sistema para poder prescrever os exercícios de forma correta.

Além disso, sabendo os parâmetros que indicam a capacidade de cada sistema podemos então criar uma relação com os sistemas de produção de energia e entender de onde vem os números de repetições, intervalos e séries que devemos escolher para nossos alunos.

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