A vida nas alturas* (O ar rarefeito)
A respiração nos seres humanos é regulada principalmente pelo CO2, em vez do O2, porque ao nível do mar a concentração de O2 nos pulmões é muito maior que o necessário, mesmo que a respiração se reduza substancialmente.
A primeira coisa que percebemos ao chegar a uma altitude elevada é que respiramos mais depressa. Essa intensificação da respiração é uma resposta imediata e importante à redução da pressão parcial do O2 no ar, e permite que mais O2 seja liberado para os tecidos. Essa alteração é causada por quimiorreceptores (os corpos carótidos) localizados nas artérias carótidas, que detectam o nível reduzido de O2 no sangue e enviam sinais ao centro respiratório no cérebro para a intensificação da respiração.
A intensificação inicial da respiração nunca é muito grande não vai além de 1,65 vezes mais que no nível do mar, mesmo para altitudes de até 6.000m. Isso se dá porque a hiperventilação dos pulmões não só aumenta a absorção de O2 como faz com que mais CO2 seja expelido.
O CO2 é um poderoso regulador da respiração (atua sobre um conjunto diferente de quimiorreceptores , encontrados no cérebro) e se sua concentração no sangue cai, a respiração é inibida. A razão pela qual você deixa de ser capaz de conter o fôlego não é a demanda de O2, mas sim a crescente concentração de CO2 no sangue. Quando essa concentração atinge um nível crítico, ela estimula a inspiração. A hiperventilação antes de prender o ar faz o corpo expelir uma quantidade maior de CO2 e permite que um período maior transcorra antes que ele se acumule em nível suficiente para estimular a respiração. Os impulsos antagônicos gerados pelo O2 e o CO2 explicam por que a respiração não sofre nenhuma mudança em altitudes menores que 3.000m.
A passagem da respiração controlada pelo O2 para aquela controlada pelo CO2 nem sempre é suave e pode resultar em vibrações, principalmente durante o sono. A explicação desse padrão peculiar é que o índice maior de respiração ocasionado pela baixa concentração de O2 do ar produz a perda de CO2 pelo corpo, e por isso a respiração é sustada. Segue-se um período variável de tempo durante o qual o CO2 volta a se acumular no sangue, aliviando assim essa inibição, ao mesmo tempo em que a demanda por O2 se torna cada vez mais forte. A parada na respiração é encerrada por um arquejo súbito, ás vezes suficientemente violento para acordar a pessoa, e em seguida o ciclo se repete. A redução da concentração de CO2 no sangue resultante da respiração intensificada tem o efeito de reduzir a concentração sangüínea de íons de hidrogênio (também referida como redução da acidez do sangue, elevação do pH ou aumento da alcalinidade).
A respiração nos seres humanos é regulada principalmente pelo CO2, em vez do O2 porque ao nível do mar a concentração deO2 nos pulmões é muito maior que o necessário, mesmo que a respiração se reduza substancialmente. Por outro lado, o ritmo da respiração tem efeito pronunciado sobre a concentração de CO2 nos pulmões e tecidos.
Aclimatação
Embora a intensificação da respiração quando se chega a uma altitude elevada seja relativamente modesta, ao longo de aproximadamente uma semana ela se intensifica ainda mais, chegando finalmente, depois de duas a três semanas, a ser cinco ou sete vezes maior que a normal. Esse aumento secundário da respiração é a mais importante adaptação à altitude.
A aclimatação impõe a remoção do freio imposto à respiração pelo nível reduzido de CO2 no sangue e o decréscimo concomitante da acidez sangüínea. Com certeza, a restauração da acidez sangüínea é benéfica para a aclimatação, e é realizada pelos rins. Mas, embora essa compensação renal seja importante para a aclimatação a longo prazo, ela não pode ser a única responsável por isso, pois o ritmo em que ocorre é lento demais, e seu efeito pequeno demais, para explicar o aumento da respiração observado durante os primeiros dias em altitude elevada. Um processo adicional, até agora não identificado, deve estar envolvido (tanto uma sensibilidade aumentada dos corpos carótidos ao baixo nível de O2 quanto uma restauração gradual da acidez do fluido que envolve os quimiorreceptores no cérebro foram propostos como explicação).
Outra maneira óbvia de obter mais O2 para os tecidos seria um aumento da capacidade de transporte de O2 no sangue, na maioria dos mamíferos, a responsável pelo transporte é a hemoglobina. De fato, uma adaptação de longo prazo à altitude é uma acentuada elevação do número de hemáceas (e portanto também na concentração de hemoglobina). Isso é desencadeado pelo hormônio eritropoetina, que é secretado em resposta a baixos níveis de O2 no sangue. O aumento no número de hemáceas começa dentro de três a cinco dias a partir da chegada na altitude elevada e prossegue enquanto o indivíduo ali permanece. O volume do sangue ocupado pelas hemáceas (chamado hematócrito) fica em torno de 40% num morador de terras baixas, mas pode se elevar a até 60% após a aclimatação. Pessoas com doenças crônicas de pulmão, com dificuldade de respirar, também têm com freqüência um número elevado de hemáceas, mesmo no nível do mar.
Embora aumente a capacidade do sangue de transferir O2 para os tecidos, o maior número de hemáceas produz também um aumento concomitante da viscosidade do sangue, o que torna mais difícil o trabalho do coração (considera-se hoje que a elevação do hematócrito é de pouca valia para atletas).
Em resumo, o extraordinário aumento do ritmo e da profundidade da respiração, a regulação renal da acidez do sangue e a sensibilidade reduzida aos efeitos do CO2 constituem os mais importantes ajustes do corpo à altitude elevada.
Condições respiratórias e mal-das-montanhas por altitude
Ao nível do mar a pressão atmosférica é de 760 torr (milímetros de mercúrio); o ar é composto de 21% de O2, assim, a pressão parcial do O2 é de 159 torr (21% de 760).
À 3.000m a partir deste ponto, as pessoas que vivem em baixas altitudes estão sujeitas aos primeiros sintomas do mal-das-montanhas:
1 sensação de bem estar e aumento da autoconfiança
2 tontura e euforia (como em estado de embriaguez)
3 cansaço, fraqueza muscular e vertigem
4 dificuldade para dormir (acorda abruptamente várias vezes, freqüentemente com a sensação de estar sufocando)
5 fortes dores de cabeça, perda do apetite, náuseas e, às vezes, vômitos
6 hemorragia de pequenos vasos da retina
Na maioria das pessoas esses sintomas desaparecem em alguns dias, ocasionalmente o quadro pode progredir para um edema pulmonar potencialmente fatal, em que os pulmões se enchem de fluido. Mais raramente ainda o cérebro incha, doença conhecida como edema cerebral, em que a vítima se queixa de intensa dor de cabeça, perda do equilíbrio e um enorme desejo de deitar e não fazer nada; o coma e a morte se seguem rapidamente. Embora o O2 possa ser benéfico ao mal-das-montanhas, em casos de edema pulmonar e cerebral a única cura real é a descida rápida para altitudes menores. Pessoas que sobem rapidamente a 3.000m e em seguida desempenham uma atividade física vigorosa estão especialmente sujeitas ao edema pulmonar: ele raramente ocorre se a subida for gradual e se o esforço físico for inicialmente evitado.
Não é fácil prever quem está sujeito ao mal-das-montanhas, pois não tem relação com a forma física. Suas causas não são conhecidas, mas tanto a baixa concentração de O2 no sangue quanto a redução da acidez do sangue são fatores importantes. Alguns pesquisadores acreditam que ambos ocasionam deslocamentos dos fluidos do corpo e um edema cerebral brando. Mensurações do fluxo de sangue no cérebro, feitas em altitudes de até 5.300m, corroboram essa idéia.
À 8.200m a partir daí a maioria das pessoas necessita de O2 suplementar.
No cume do Evereste (8.848m) a pressão atmosférica é de 253 torr e a pressão parcial do O2 é de 53 torr.
Obs. Para que seja possível alguma respiração, é necessário que a pressão parcial do O2 seja superior à pressão do vapor dágua dos pulmões 47 torr.
À 10.400m (velocidade de cruzeiro dos aviões comerciais) de altitude: a respiração começa a tornar-se insuficiente, mesmo com O2 suplementar. É possível sobreviver à altitudes superiores porque, com a hiperventilação, há maior liberação de CO2, deixando mais espaço para o O2 nos pulmões.
À 12.200 - 13.700 m a partir daí o aporte de O2 torna-se insuficiente, mesmo com O2 suplementar e hiperventilação, levando à perda da consciência.
À 18.900m O sangue ferve (vaporiza-se) à temperatura do corpo.
Os perigos da despressurização súbita
A maior parte dos aviões comerciais viaja a uma altitude de cerca de 10.400m. Nessa altitude, se uma janela explodir, haverá um grande estouro quando o ar escapar rapidamente da cabine e a pressão se equilibrar a do ar exterior. Objetos soltos, e pessoas cujos cintos de segurança não estejam afivelados, podem ser sugados para fora, e a cabine se encherá de uma bruma fina à medida que a temperatura cair até igualar-se à do exterior e o vapor dágua se condensar. Pôr a máscara de O2 rapidamente é vital, pois o nível de O2 nos pulmões cai abruptamente e a perda de consciência ocorre em menos de 30 segundos.
A pressão parcial de O2 nos pulmões a 10.400m, quando se está respirando ar não-pressurizado, é de cerca de 20 torr *. Quando se respira O2 puro ela se eleva para 95 torr, o suficiente para uma pessoa sentada quieta, mas não de uma que esteja fazendo esforço. O limite legal para vôo sem O2 é de 3.000m.
Acima de 11.500m, os pilotos militares recebem O2 puro sob pressão. Respirar ar pressurizado é estranho: em contraste com a respiração normal, em que a inspiração é um processo ativo e a expiração se dá quando os músculos do tórax relaxam, o ar pressurizado enche os pulmões passivamente e precisa ser ativamente expelido. Assim, a respiração de ar pressurizado pode representar uma tarefa bastante árdua. Um problema adicional é que os pulmões podem explodir se a pressão do gás subir muito. No entanto, se for fornecida uma contrapressão externa para segurar a parede do peito, os pulmões podem tolerar pressões maiores. Por isso pilotos militares usam trajes de contrapressão em altitudes elevadas; este consiste basicamente numa roupa apertada que infla com o ar em torno do tórax e do abdome sob pressão atmosférica baixa. É usado em altitudes superiores à 12.000m por causa do perigo de descompressão explosiva se a capota do avião for rachada. Os pilotos são treinados para expirar durante todo o tempo da descompressão, de modo a evitar que a expansão do ar concomitante estoure seus pulmões. Eles também correm o risco de embolia gasosa que se produz quando gases dissolvidos nos fluidos do corpo formam bolhas sob baixa pressão.
Outros fatores importantes
Embora a baixa concentração de oxigênio seja a dificuldade essencial enfrentada por uma pessoa que esteja no topo de uma montanha elevada, outros fatores, como o frio, a desidratação e as queimaduras de sol, também representam problemas. A radiação solar é extraordinariamente intensa porque o ar mais rarefeito provê menor proteção e, sendo exacerbada pelos reflexos emitidos pela neve e o gelo, pode levar a graves queimaduras. A umidade também decresce em grandes altitudes, na medida em que a redução da temperatura e da pressão atmosférica significa que a quantidade de vapor dágua no ar é menor. A desidratação, que é agravada pela respiração aumentada, é portanto um problema. Mas o mais grave de tudo é o frio. A temperatura cai aproximadamente 1ºC a cada 100m de aumento de altitude porque, com a crescente rarefação do ar, o efeito isolador da atmosfera é menor e, consequentemente, mais calor escapa para o espaço pela radiação. A redução da temperatura pode ser drasticamente agravada pelos ventos fortes.
* - Texto elaborado por Eduardo Barros, com base em resumo do Capítulo I do Livro A Vida no Limite.
fonte: A Vida no Limite, de Frances Ashcroft, editora Jorge Zahar.
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