Função pulmonar

Os aparelhos respiratório e cardiovascular combinam-se para proporcionar o fornecimento de O2 e remoção do CO2 de todos os tecidos do corpo. Este transporte

envolve 4 processos diferentes (Seeley et al., 2008; Espanha, Correia, Pascoal, Silva, & Oliveira, 2012; Kenney et al., 2012): a ventilação pulmonar, que é o movimento do ar para dentro e fora dos pulmões; a difusão pulmonar, que corresponde às trocas de O2 e

sangue; e a difusão capilar, que consiste nas trocas de O2 e CO2 entre os capilares e os

tecidos metabolicamente ativos (respiração interna).

O controlo da ventilação pulmonar é assegurado pelo centro respiratório que integra um conjunto de neurónios localizados de forma difusa no tronco cerebral, nomeadamente na região do bulbo raquidiano e da protuberância anelar, assim como nos motoneurónios medulares responsáveis pela ativação dos músculos respiratórios. O sistema de controlo automático é responsável pela regulação da ventilação de forma a ajustar o volume das trocas gasosas às necessidades metabólicas do organismo. Para essa regulação o tronco cerebral recebe informações relativas à composição do sangue arterial, no que diz respeito à pressão de O2 e de CO2 e à concentração de iões H+. Estas

aferências têm origem em quimiorrecetores centrais e periféricos, sendo a ventilação permanentemente ajustada de forma a manter as concentrações de O2, CO2 e H+ no

sangue. No entanto, é possível o controlo voluntário da ventilação pulmonar, com base em estímulos provenientes do córtex cerebral que se dirigem para os motoneurónios medulares e são responsáveis pela ativação dos músculos respiratórios (Espanha et al., 2012; Kenney et al., 2012).

A função principal do sistema respiratório é a de proporcionar um ambiente ideal para a troca eficiente de O2 e de CO2 entre o ar ambiente e o sangue, limitando o

gasto metabólico do trabalho respiratório e mantendo o equilíbrio ácido-base, mesmo sob condições extremas de exercício (Fawkner, 2007).

Durante o crescimento, verifica-se o aumento do tamanho dos pulmões e do tórax, tal como dos volumes pulmonares estáticos e dinâmicos, contudo, o sistema respiratório não é considerado limitativo para o exercício nas crianças saudáveis em todas as idades (Bar-Or & Rowland, 2004; Rowland, 2005; Fawkner, 2007).

O volume de ar nos pulmões pode ser medido com recurso à espirometria, que consiste em medir os volumes de ar inspirado e expirado e consequentemente as alterações dos volumes pulmonares (Kenney et al., 2012).

A ventilação (VE) compreende o processo através do qual o ar se movimenta

para dentro e fora dos pulmões, cuja entrada de ar na árvore respiratória e a sua progressão até aos alvéolos requer a existência de um gradiente de pressão do ar no exterior (pressão atmosférica), superior à pressão do ar no interior (pressão intrapulmonar), e a sua saída requer um gradiente de pressão na direção oposta, estando

intimamente relacionados com a contração e descontração dos músculos inspiratórios (Seeley et al., 2008; Espanha et al., 2012; Kenney et al., 2012). A VE é influenciada

pela resistência das vias aéreas à passagem do ar, sendo variável ao longo do ciclo respiratório, pela extensibilidade pulmonar, o que permite a inspiração, e por duas forças passivas que favorecem a expiração, nomeadamente a força de retração elástica do parênquima pulmonar e a força produzida pela tensão superficial alveolar (Espanha

et al., 2012). Estas propriedades mudam com o crescimento e possuem implicações importantes nos padrões respiratórios das crianças (Fawkner, 2007).

Nesse sentido, a VE é definida como a quantidade de ar que entra e sai do

aparelho respiratório por minuto, correspondendo ao produto do volume corrente e da frequência respiratória (Bar-Or & Rowland, 2004; Seeley et al., 2008).

Em termos absolutos, a VE em repouso e em exercício aumenta com a idade

(Bar-Or & Rowland, 2004). O pico de VE (PVE – peak ventilation), o valor mais

elevado de VE num exercício até à exaustão, em termos relativos, parece semelhante em

crianças, adolescentes e adultos (Mercier, Varray, Ramonatxo, Mercier, & Préfaut, 1991). No entanto, num estudo longitudinal foram observados valores semelhantes nos rapazes entre os 9 e os 14 anos, diminuindo nas raparigas com o aumento da idade (Rowland & Cunningham, 1997).

Num exercício incremental, a VE aumenta proporcionalmente com o aumento da

intensidade do exercício (Stager, 2005), até atingir o limiar ventilatório, aproximadamente de 60-70% do PVO2 (Bar-Or & Rowland, 2004). Acima desse limiar,

a VE aumenta a uma taxa superior em relação ao aumento da absorção de O2, sendo que

este aumento da VE ocorre em resposta à acidose metabólica e ao aumento do CO2,

como resultado da acumulação dos níveis de lactato e de iões H+ (Bar-Or & Rowland, 2004).

Os valores de PVE em criança pré-púberes do sexo masculino situam-se em

cerca de 60 e 80 L·min-1 (Al-Hazzaa et al., 1998; Williams et al., 2000; Pitetti, Fernhall, & Figoni, 2002; Fernandes, 2006), enquanto nos adultos podem atingir os 150 e os 170 L·min-1 (Hoff, Wisloff, Engen, Kemi, & Helgerud, 2002; Di Paco et al., 2014), contudo, a PVE é dependente do protocolo e do ergómetro utilizado (Fawkner, 2007).

A frequência respiratória corresponde ao número de ciclos respiratórios por minuto (Seeley et al., 2008). Durante a primeira infância, a frequência respiratória em

repouso varia entre os 25 e os 30 ciclos·min-1, com decréscimo para cerca de 10 a 15 ciclos·min-1 na fase adulta (Fawkner, 2007). Verifica-se uma diminuição progressiva da frequência respiratória ao longo do crescimento maturacional, relacionada com o aumento do tamanho corporal (Rowland, 2005). Durante o exercício, as crianças apresentam taquipneia fisiológica (aumento da frequência respiratória), podendo atingir valores de pico de frequência respiratória de 70 ciclos·min-1 (PRF – peak respiratory

frequency), superiores aos valores observados em adultos, de cerca de 55-60 ciclos·min-

1 _{(Rutenfranz et al., 1981; Mercier et al., 1991; Rowland & Cunningham, 1997;}

Fawkner, 2007). Não parecem existir diferenças entre os sexos na frequência respiratória (Rowland & Cunningham, 1997), mas as diferenças com a idade e maturação são mais evidentes na corrida do que no cicloergómetro (Rutenfranz et al., 1981).

O volume corrente é a quantidade de ar que entra e sai dos pulmões em cada respiração (Bar-Or & Rowland, 2004; Kenney et al, 2012), sendo que o seu aumento é proporcional ao aumento da massa corporal (Mercier et al., 1991; Rowland & Cunningham, 1997). Fawkner (2007) refere que o pico de volume corrente (PTV – peak

tidal volume), em termos absolutos, aumenta com a idade, todavia, permanece estável durante as idades pediátricas quando normalizado para a massa corporal.

As crianças respondem ao exercício com taquipneia e respiração superficial, comparativamente com os adultos (Bar-Or & Rowland, 2004), contudo, a difusão pulmonar, em vez da ventilação pulmonar, determina as trocas gasosas ao nível alveolar, sendo adequada para as trocas nas crianças devido a uma menor pressão arterial de CO2 (Shepard & Bar-Or, 1970; Cooper et al., 1987; Armon, Cooper, &

Zanconato, 1991), e um pH superior em exercício máximo (Rowland, 2005). No entanto, não existem evidências que indiquem diferenças associadas com o aumento da idade na taxa de difusão pulmonar durante o exercício (Bar-Or & Rowland, 2004).