Interação entre comando motor central e metaborreflexo muscular para a regulação da ventilação pulmonar durante o exercício físico em humanos

Resumo

A ventilação pulmonar aumenta durante o exercício conforme o aumento da demanda metabólica imposta pelas contrações musculares, o que permite a manutenção da homeostasia dos gases arteriais em intensidade de exercício moderada (i.e., abaixo do limiar de lactato) e pesada (i.e., entre o limiar de lactato e a potência crítica). Diversos mecanismos humorais e neurais são capazes de regular a ventilação pulmonar. No entanto, nenhum dos mecanismos conhecidos é capaz de isoladamente explicar o enorme aumento da ventilação pulmonar que pode ocorrer durante o exercício físico em humanos saudáveis (” = 15 a 20x vs. repouso). Ainda mais importante, a soma dos efeitos isolados destes mecanismos também não é capaz de explicar a hiperpneia do exercício. Portanto, supõe-se que os mecanismos envolvidos interajam sinergicamente para que a ventilação aumente precisamente durante o exercício físico. Neste sentido, o objetivo do presente projeto é investigar a interação entre dois dos mecanismos conhecidamente capazes de aumentar a ventilação, sendo estes sinais eferentes, deflagrados em áreas superiores do cérebro envolvidas no controle motor de músculos estriados esqueléticos (i.e., comando motor central), e sinais aferentes, originados em músculos estriados esqueléticos pelo acúmulo de metabólitos relacionados às contrações musculares (i.e., metaborreflexo muscular). Para tanto, adultos jovens e saudáveis farão exercício de preensão manual com as mãos, sucedido por oclusão circulatória dos braços, para aprisionar metabólitos produzidos durante a preensão manual, o que manterá a ativação do metaborreflexo muscular. Esta condição será comparada a uma condição controle onde o exercício de preensão manual será sucedido por livre circulação de sangue nos braços, para remover os metabólitos produzidos, consequentemente inativando o metaborreflexo muscular. Além disso, os participantes farão exercício voluntário de plantiflexão, isto é, com participação do comando motor central, ou exercício involuntário, isto é, sem a participação do comando motor central. O exercício involuntário será induzido a partir de disparos elétricos externos, transmitidos aos músculos da panturrilha por eletrodos posicionados sobre pele. Por fim, haverá combinação dos protocolos descritos para ativar simultaneamente o comando motor central para os músculos da panturrilha e o metaborreflexo muscular nos músculos envolvidos na pressão manual. Durantes os protocolos serão mensurados ventilação pulmonar (pneumotacógrafo) e trocas gasosas respiratórias (sensores de O2 e CO2), força de contração (dinamômetros), atividade elétrica muscular (eletromiografia de superfície), oxigenação muscular (espectroscopia no infravermelho próximo) e sensações relacionadas à respiração e ao exercício físico (escala de Borg). Um sistema de reinalação será utilizado para manter a pressão parcial de CO2 no final da expiração em nível relativamente constante (i.e., isocapnia) em todos os protocolos. Ao calcular as respostas isoladas à ativação do comando motor central e do metaborreflexo muscular, e a resposta frente à co-ativação dos dois mecanismos, espera-se que a co-ativação gere resposta ventilatória superior à soma das respostas isoladas (i.e., efeito sinérgico), suportando a presença de interação entre os mecanismos em questão para o controle da ventilação durante o exercício. Tal resultado seria semelhante à interação sinérgica já reportada entre outros mecanismos que participam do controle da ventilação em humanos, o que, portanto, fortaleceria o modelo teórico que propõe que o preciso ajuste da ventilação durante o exercício depende de interações sinérgicas e, possivelmente, redundantes, entre múltiplos mecanismos neurais e humorais.