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

• Processo: 23/07135-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia do Esforço
• Pesquisador responsável: Bruno Moreira Silva
• Beneficiário: Felipe Silva Gomes
• Instituição Sede: Escola Paulista de Medicina (EPM). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/15796-0 - Regulação do fluxo sanguíneo cerebral pelo metaboreflexo muscular durante o exercício hipocápnico em humanos saudáveis, BE.EP.DD
• Assunto(s): Fisiologia cardiovascular Ventilação pulmonar Exercício físico Controle motor Músculo estriado
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: central motor command | interaction | metaboreflex | ventilation | Fisiologia Cardiorrespiratória

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. No segundo projeto, adultos jovens e saudáveis farão exercício de preensão manual com a mão não dominante, sucedido por oclusão circulatória desse mesmo braço, para aprisionar metabólitos produzidos durante a preensão manual, o que manterá a [...[. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GOMES, FELIPE S.; LOPES, THIAGO R.; BRUCE, RICHARD M.; SILVA, BRUNO M.. Descending motor drive does not interact with muscle metaboreflex for ventilation regulation during rhythmic exercise in healthy humans. AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LUNG CELLULAR AND MOLECULAR PHYSIOLOGY, v. 327, n. 5, p. 13-pg., 2024-11-10. (23/07135-0, 22/10295-7)

GOMES, FELIPE S.; LOPES, THIAGO R.; BRUCE, RICHARD M.; SILVA, BRUNO M.. Central motor output does not interact with muscle metaboreceptors input for ventilation regulation during dynamic exercise in health humans. PHYSIOLOGY, v. 39, p. 2-pg., 2024-05-01. (23/07135-0)