Exercícios em Ambientes Frios

A exposição humana em ambientes frios, produz uma solicitação fisiológica e psicológica significativa que ocupa uma posição proeminente entre os diferentes ambientes terrestres em termos de conseqüências letais. Todas as formas de vida são limitadas pelas suas respectivas capacidades de sobreviver a extremos de temperaturas.

Para a maioria dos organismos homeotérmicos, temperaturas baixas, mesmo acima do congelamento, interferem nos processos de metabolismo, resultando disto lesões ou morte. Em contraste com a exposição aos ambientes quentes, em exposição ao frio; o exercício provoca a termogenese, a qual ajuda o organismo a prevenir o resfriamento excessivo do corpo.

Portanto, a ocorrência de hipotermia (quando a temperatura interna é de 35°C ou menos) ocorre mais comumente durante o período de repouso quando comparada a sua ocorrência durante o exercício. Durante a exposição em ambientes frios, principalmente em repouso, a perda de calor corporal por meio da combinação dos efeitos da condução, radiação, convecção e evaporação pode ultrapassar a produção de calor como subproduto do metabolismo.

Sob tais condições, o organismo perde o calor armazenado diminuindo a temperatura corpórea. Para evitar o estado de hipotermia, ocorrem respostas fisiológicas e/ou comportamentais com intuito de aumentar a produção calórica e reduzir sua perda; recuperando assim o equilíbrio térmico.

Respostas fisiológicas para a termorregulação no frio

Em repouso, a exposição ao frio provoca duas respostas fisiológicas essenciais à manutenção do equilíbrio térmico. Estas respostas são a termogênese e a vasoconstrição periférica. A termogênese é o aumento da produção de calor por meio de contrações involuntárias dos músculos (tremores). Toda energia despendida pelo tremor é convertida em calor, podendo aumentar a taxa metabólica em 3 vezes ou mais que o nível de repouso.

A termogênese é estimulada muito mais pela queda da temperatura central que a queda da temperatura cutânea. A outra resposta fisiológica ocorre através de um ajuste vascular induzido pelo frio. Os vasos sangüíneos periféricos são constrangidos, reduzindo imediatamente o fluxo sangüíneo quente da superfície fria redirecionando-o para o centro mais quente. Esta ação, além de aumentar o efeito isolante dos tecidos corporais, ajuda a conservar o calor, uma vez que as veias mais profundas dos membros estão próximas e paralelas às artérias.

Desta forma, o calor do sangue arterial mais quente é transferido ao sangue venoso mais frio que está retornando à circulação central. É interessante notar que a vasoconstrição periférica ocorre na maioria das partes do corpo, mas não nos vasos superficiais da cabeça. Desta forma, grande parte do calor dissipado para o ambiente durante a exposição ao frio é perdido através da cabeça; cerca de 25% da perda total de calor.

temperaturas corpóreas do homem e as suas variações normais

Os órgãos e tecidos do corpo humano funcionam melhor quando mantidos numa temperatura constante próxima de 37°C. Afastamentos extremos desta faixa de temperatura são associados com doença ou morte. As temperaturas dos tecidos periféricos são geralmente mais baixas que as temperaturas viscerais, e sujeitas a variações mais expressivas.

Temperaturas cutâneas, por exemplo, podem variar entre 20 a 40°C sem causar danos. Portanto, exposições prolongadas a ambientes frios ou quentes, causando temperaturas cutâneas iguais ou inferiores a 18°C e iguais ou superiores a 45°C, estão associadas com dores e lesões tissulares.

Com finalidades clínicas e experimentais, as temperaturas mais frequentemente registradas são as do reto, da boca e da axila. Portanto, a que melhor representa sempre a temperatura das vísceras abdominais e pélvicas é a temperatura retal. “Pode-se dizer que, em qualquer órgão interno ou massa de tecido, a temperatura depende de:

(1) atividade metabólica da região;
(2) temperatura e intensidade do fluxo sangüíneo que atravessa a região;
(3) nível dos gradientes térmicos, em relação aos tecidos circundantes” (Mountcastle, 1978).

Regulação hipotalâmica da temperatura em ambientes frios

O centro que coordena os vários processos de regulação da temperatura situa-se no hipotálamo. Este centro desencadeia respostas que protegem o organismo do acúmulo ou da perda de calor. Mais especificadamente a região posterior do hipotálamo é a responsável por respostas ao frio, como a vasoconstrição, piloereção, descarga simpaticoadrenal e calafrios.

A resposta do tremor ao frio é desencadeada pelo centro termorregulador, localizado no hipotálamo. A regulação térmica é ativada de duas formas:

(1) por receptores térmicos na pele que proporcionam influxo para a área de controle central.
(2) Por estimulação direta do hipotálamo através de modificações na temperatura do sangue que perfunde essa área. Os receptores térmicos cutâneos agem como um mecanismo de alerta inicial e retransmitem informações ao hipotálamo para a produção de alterações reguladoras destinadas a conservação e produção de calor em ambientes frios, além de levar o indivíduo conscientemente a procurar proteção.

Estes termorreceptores situam-se além da pele, na medula espinhal e no cérebro e respondem a quedas tanto da temperatura cutânea quanto da temperatura interna, transmitindo informações ao hipotálamo que por sua vez, emite a resposta apropriada.

Exercício no frio

Devido ao calor metabólico gerado durante o exercício, o frio não representa um perigo semelhante ao imposto por condições quentes e úmidas. Porém, a exposição severa a baixas temperaturas e ventos fortes pode levar a ulceração, congelamento, hipotermia e morte. Exercícios aeróbicos prolongados provocam um aumento de até 24 vezes na produção de calor metabólico, o que tende a compensar a perda decorrente da exposição ao frio.

Se a intensidade do exercício não for suficiente para gerar um calor metabólico capaz de neutralizar a perda, podem ocorrer tremores durante o exercício e um aumento proporcional do consumo de oxigênio. Durante o exercício leve em climas frios, ocorre uma maior ventilação. Pode ocorrer perda de água respiratória durante o exercício, o que enfatiza a importância de se manter o consumo de fluidos.

Quantidades significativas de água e de calor podem ser perdidas pelas vias respiratórias durante o frio, especialmente com a prática de exercícios, quando os volumes ventilatórios são grandes. Isto pode ocasionar uma desidratação generalizada e uma certa secura na boca, sensação de queimação na garganta e irritação das vias respiratórias. Estudos relatados por Pate (1988), indicaram uma diminuição do VO²máx decorrente do esfriamento da temperatura interna de indivíduos antes da prática de exercícios máximos.

Isto pode ter ocorrido em parte pela redução da freqüência cardíaca máxima induzida pelo frio e pela conseqüente diminuição do débito cardíaco. Exercícios de resistência também podem ser prejudicados pelo frio, pois diminuindo a temperatura interna, ocorre um aumento na captação de oxigênio e redução do VO²máx.

Isto terá como conseqüência o aumento do custo metabólico para a execução de determinada tarefa e redução na capacidade de execução da mesma. Com a vasoconstrição e outras alterações de fluxo sangüíneo, pode se reduzir níveis circulantes de ácidos graxos livres, aumentar a utilização de carboidratos e conseqüente aumentar a produção de lactato. O músculo ativo terá uma quantia reduzida de sangue e assim menor quantidade de oxigênio disponível.

Estes fatores poderão certamente prejudicar o desempenho durante o exercício em ambientes frios. O principal combustível para os tremores no frio é o carboidrato. Períodos prolongados de exposição ao frio em repouso, sem reposição de carboidratos poderão promover depleção dos mesmos. Por outro lado, reduções nas taxas de carboidratos resultando níveis hipoglicêmicos reduzirão a capacidade de produção de calor pelos tremores. A fadiga decorrente do exercício prolongado ou intenso, reduzirá a capacidade de se exercitar e conseqüentemente a produção de calor será reduzida.

Segundo Bergh & Ekblom (1979), a força e a potência de um grupo muscular são reduzidas pelo seu esfriamento. Desta forma, exercícios que exigem potência dos músculos ficam prejudicados com o frio. Os mecanismos fisiológicos subjacentes ainda não foram totalmente esclarecidos. Entretanto, é bem provável que o aumento da viscosidade dos tecidos, a redução da velocidade das reações de clivagem do ATP sejam fatores importantes.

Apesar da redução da temperatura corporal induzida pelo frio, ser um fator limitante no desempenho atlético, climas frios ou rápida exposição ao frio antes de se exercitar, pode trazer efeitos ergogênicos. Segundo Falls & Morgan (1972), citado por Pate (1988), o desempenho no exercício de resistência é melhorado em condições ambientais frias e de tratamentos pré-exercícios, como imersão rápida em água fria, duchas frias e bolsas de gelo sobre o abdome.

Fatores que afetam a tolerância ao frio

Dentre os fatores que afetam a tolerância ao frio, podemos citar:

  • Espessura cutânea: diferenças na espessura do tecido subcutâneo entre os indivíduos exercem um efeito significativo na função fisiológica em ambientes frios, tanto em repouso quanto durante a prática de exercícios. Devido ao fato da gordura ser um isolante térmico, quanto maior for à espessura da camada de gordura subcutânea, maior será a preservação do calor, principalmente dentro d’água.
  • Imersão em água: a condutividade térmica da água é cerca de 25 vezes superior a do ar. Desta forma, a perda de calor pelo organismo no ambiente aquático é maior do que durante a exposição ao ar à mesma temperatura. Isto constitui um risco para nadadores, mergulhadores e triatletas, inclusive de hipotermia. Além disso, a baixa temperatura da água aumenta a captação de oxigênio em relação à prática do mesmo exercício numa água com uma temperatura maior. Esta captação adicional de oxigênio está relacionada ao maior custo energético dos tremores observados na água fria. Isto representa um fator negativo ao bom desempenho atlético.
  • Bom condicionamento físico: embora a literatura não apresente dados concretos sobre a influência da boa forma física sobre a capacidade de tolerar o estresse no frio, alguns autores relatam que o treinamento e conseqüentemente o bom desenvolvimento físico, parecem melhorar a tolerância ao frio. O melhor condicionamento físico parece ser benéfico durante a exposição ao frio, caso a atividade seja considerada uma resposta comportamental capaz de contribuir para a manutenção do equilíbrio térmico. Por exemplo, treinos de resistência elevam a produção metabólica de calor e a temperatura periférica durante exposição ao frio em repouso. Em resumo, o exercício é capaz de aumentar a taxa metabólica e quanto melhor a forma física, melhor será a capacidade de realizá-los. Uma melhor capacidade aeróbica e uma maior massa muscular, aprimora a defesa termorreguladora do indivíduo contra o estresse induzido pelo frio.
  • Sexo: alguns estudos apresentaram diferenças entre os sexos na tolerância ao frio. Estas diferenças podem estar relacionadas às diferenças na composição corporal, forma física, espessura cutânea e na diferença do tamanho da área superficial da pele “skin área” (SA). Em geral, as mulheres apresentam uma SA maior por unidade de massa corporal em relação aos homens.
  • Idade: devido à amplitude da massa corporal, as crianças estão mais vulneráveis à perda de calor em climas frios, que os adultos. As crianças possuem uma SA maior em relação aos adultos, isto implica numa perda de calor mais rápida (via condução, convecção e radiação) que os adultos. Bar-Or (1994) cita alguns estudos nos quais se comparam crianças e adultos imersos em água fria. Formam observados que a criança realmente perde maior quantidade de calor devido sua maior SA, porém está desvantagem foi compensada por uma maior vasoconstrição periférica em membros, observada pela diminuição da temperatura cutânea e um maior metabolismo calórico observado pelo aumento do consumo de oxigênio em comparação com os adultos. Estas observações também são relatadas por McArdle et al (1998). Entretanto, mais estudos são necessários para um melhor entendimento do comportamento do organismo das crianças em atividade física em ambientes frios.
  • Vento: o vento representa importantes considerações a serem abordadas na capacidade de tolerância ao frio. Quanto mais úmido o ar e quanto maior a velocidade do vento, maior será o estresse proporcionado pelo frio ao organismo, para a mesma temperatura absoluta. Isto ocorre porque a perda de calor se amplia quando a camada de ar isolante mais quente que circunda o corpo é substituída continuamente por ar ambiente mais frio. O efeito do esfriamento pelo vento é mostrado na Tabela 1. Ela ilustra os efeitos da velocidade do vento sobre a pele descoberta para diferentes temperaturas e velocidades do vento. 

Tabela 1 – Índice de Esfriamento pelo Vento

O efeito do vento ainda é pior quando a pessoa vai contra o vento. Quando a pessoa se exercita contra o vento, o esfriamento induzido pelo vento aumenta em relação direta com a velocidade da pessoa que está se exercitando. À medida que se diminui a temperatura cutânea pelo frio e pela ação do vento a níveis extremamente baixos, aumenta-se consideravelmente o risco de congelamento do tecido exposto.

Considerações relacionadas com a saúde e a segurança

Os principais efeitos da atividade física e exposição ao frio são hipotermia, congelamento (inanição), ulceração e broncoconstrição. Tanto crianças, quanto adultos são grupos vulneráveis de alto risco, quando expostos aos ambientes frios.

  • Hipotermia: é uma situação que ocorre quando a temperatura central cai sensivelmente abaixo dos 37°C normais. Indivíduos que apresentam espessura cutânea mais fina estão mais sujeitos a hipotermia. Dentre este grupo estão os indivíduos subnutridos, pessoas com fibrose cística e anorexia nervosa. Crianças de baixo pelo e com grande relação de SA também constituem um grupo de risco hipotérmico. A hipotermia é uma condição potencialmente fatal. Os sintomas iniciais são: fraqueza, fadiga, diminuição do tremor. Em estados mais avançados os sintomas são colapso e inconsciência. No contexto da atividade física, o risco de hipotermia se agrava em atividades aquáticas, roupas úmidas e vento forte, além da exaustão dos depósitos de energia e dano neuromuscular causados pelo exercício. Tais condições aceleram a perda de calor corporal acima de sua capacidade de produção.
  • Congelamento: tecidos periféricos expostos ao frio estão sujeitos ao congelamento (face, queixo, nariz, orelhas, dedos, mamilos e genitália masculina. O vento forte pode aumentar muito as possibilidades de congelamento dos tecidos. É importante salientar que o fato de temperaturas extremamente baixas serem capazes de bloquear a atividade dos nervos sensoriais, muitas vezes as vítimas de congelamentos não percebem o desenvolvimento do acontecimento.
  • Ulceração: “é o dano do tecido da pele resultante de exposição a frio extremo ou fator vento” (Sharkey, 1998). No início a ulceração parece uma mancha pálida devido à constrição periférica. Após, a pele fica vermelha e inchada com o retorno do sangue. Em ulceração severa, a pele pode ficar roxa ou preta depois de aquecida. A imersão das partes afetadas em água morna pode ajudar, pois acelera o retorno do sangue para a área. 
  • Broncoconstrição: ocorre com maior freqüência em crianças, sobretudo em crianças asmáticas. A inalação de ar frio acelera a perda de calor pelas vias respiratórias, sendo este o agente desencadeador da instalação da broncoconstrição. Com o aumento da ventilação pulmonar durante a prática de exercícios, esta perda de calor aumenta de forma significativa.

Aclimatação ao frio

Segundo Pate (1988), “aclimatação refere-se às alterações fisiológicas que ocorrem após repetidas exposições a novas condições ambientais”.A capacidade de aclimatação a exposição prolongada ao frio é muito menor para os seres humanos em relação a uma exposição prolongada ao calor. McArdle et al (1998) e Sharkey (1998), relatam que mulheres mergulhadoras possuíam um limiar mais alto aos calafrios para a imersão em água fria em relação a outros grupos que não mergulhavam. A maior capacidade de tolerância ao frio é atribuída ao aumento do metabolismo de repouso.

Algumas adaptações circulatórias possíveis, também poderiam retardar a transmissão de calor da parte central para a pele. Exposições regulares ao frio podem reduzir a temperatura central em longo prazo. Uma adaptação periférica também pode ocorrer com o aumento do fluxo sangüíneo para as áreas das mãos e dos pés expostos regularmente ao frio. Isto ajuda a prevenir o dano tecidual devido a hipotermia.

Para Young (1988), citado por Sharkey (1998), exposições repetidas ao frio podem levar a adequações fisiológicas e psicológicas que permitem que o indivíduo tolere e aprecie a atividade física em ambientes frios. Pate (1988), afirma que a exposição regular ao frio pode ocasionar uma “aclimatação metabólica”, em que a produção de calor eleva-se significativamente.

Isto pode ser causado pela liberação de hormônios da tireóide e/ou sensibilidade mais acentuada dos tecidos a norepinefrina (estes dois hormônios elevam o consumo de oxigênio mitocondrial e a produção de calor). Outras adaptações ao frio citadas por Pate (1988) são a capacidade de aumento da vasoconstrição periférica e um maior isolamento térmico secundário devido a um espessamento da pele.

Implicações para a prática de exercícios em ambientes frios

Os efeitos maléficos do frio podem ser amenizados e a prática de exercícios físicos e esportes podem ser praticados com segurança caso sejam tomadas algumas precauções:

  • Uso de roupas adequadas: o efeito isolante das roupas é quantificado em unidades “clo”, que representa a quantidade de isolamento necessário para a manutenção do bem-estar em um indivíduo em repouso, a 20°C, umidade Várias camadas de roupa leve com camadas de ar entre elas proporcionam um melhor isolamento em relação a uma única camada de espessa de inverno. Isto porque o ar preso entre as camada forma uma barreira isolante, juntamente com os tecidos. Em geral, “a vestimenta de inverno ideal em um dia clima frio e seco é impermeável ao movimento do ar, mas permite a saída do vapor de água a partir da pele no caso de ocorrer transpiração” (McArdle, et al, 1998). Manter tecidos periféricos e a face sempre bem aquecidos com o uso de acessórios evitam problemas como congelamentos e ulcerações. Boca e nariz de crianças asmáticas devem ser protegidas com máscaras cirúrgicas ou lenços, quando forem exercitar em ambientes frios.
  • Aquecimento adequado: a elevação da temperatura muscular antes dos exercícios pode melhorar o desempenho nas atividades que dependem da velocidade e da potência muscular. O aquecimento no frio é mais difícil e requer o uso de roupas mais pesadas, exercícios mais intensos ou prolongados até o momento da prova, sendo suficiente para aumentar a temperatura muscular e central, sem contudo causar fadiga nem reduzir as reservas de energia.
  • Considerar a velocidade e direção do vento: como foi dito antes, a sensação térmica e o risco de refrigeração excessiva ou congelamento são significativamente aumentados pela velocidade do vento. Procurar exercitar sempre em a favor do vento é uma forma de amenizar estes problemas, uma vez que ele se agrava quando o exercício é realizado contra o vento.
  • Cuidados em ambientes aquáticos: elevar a temperatura da água para crianças em torno de 1 a 2°C acima da usada pelos adultos. Aconselhá-las a saírem da piscina a cada 15 a 20 minutos para evitar hipotermia. Supervisionar crianças pequenas e magras. A aplicação de vaselina ou lanolina para nadadores que irão realizar longos percursos em água fria.

Referências Bibliográficas

BAR-OR, O. Children’s Responses to Exercise in Cold Climates: Health Implications. Gatorade Sports Science Institute – Sports Science Exchange, v. 7, n. 4, 1994.

BERGH, U. & EKBLOM, B. Influence of Muscle Temperature on Maximal Muscle Strength and Power Output in Human Skeletal Muscles. Acta. Physiologica. Scandinavica. 107: 33 – 37, 1979.

MOUNTCASTLE, V. B. Tratado de Fisiologia Médica. 13ª ed. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1978.

McARDLE W. D. et al. Fisiologia do Exercício – Energia, Nutrição e Desempenho Humano. 4ª ed. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, p. 492 – 496, 1998.

PATE, R. R. Special Consideration for Exercise in Cold Weather. Gatorade Sports Science Institute – Sports Science Exchange, v. 1, n. 10, 1988.

POLLOCK. M. L. & WILMORE. J. H. Exercícios na Saúde e na Doença – Avaliação e Prescrição para Prevenção e Reabilitação. 2ª ed. Medsi, Rio de Janeiro, p. 619 – 620, 1993.

RUNDELL K. et al. Winter Sports. Gatorade Sports Science Institute – Sports Science Exchange, v. 9, n. 4, 1998.

SHARKEY, B. J. Condicionamento Físico e Saúde. 4ª ed. Artmed, Porto Alegre, p. 324 – 328, 1998.

 

Prof. Luciano Carlos Fernandes
Educador Físico – CREF 6 / MG – 4812 G

Pós-Graduado em Treinamento Desportivo – UFV
Editor do www.educacaofisica.org

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