ABSTRACT

Objective: To analyze adolescents clinically diagnosed with asthma, in terms of the physiological changes occurring during acute hypoxia and during a maximal stress test. Methods: This was a descriptive, cross-sectional study involving 48 adolescents (12-14 years of age) who were divided into three groups: mild intermittent asthma (MIA, n = 12); mild persistent asthma (MPA, n = 12); and control (n = 24). All subjects were induced to acute hypoxia and were submitted to maximal stress testing. Anthropometric data were collected, and functional variables were assessed before and after the maximal stress test. During acute hypoxia, the time to a decrease in SpO2 and the time to recovery of SpO2 (at rest) were determined. Results: No significant differences were found among the groups regarding the anthropometric variables or regarding the ventilatory variables during the stress test. Significant differences were found in oxygen half-saturation pressure of hemoglobin prior to the test and in PaO2 prior to the test between the MPA and control groups (p = 0.0279 and p = 0.0116, respectively), as was in the oxygen extraction tension prior to the test between the MIA and MPA groups (p = 0.0419). There were no significant differences in terms of the SpO2 times under any of the conditions studied. Oxygen consumption and respiratory efficiency were similar among the groups. The use of a bronchodilator provided no significant benefit during the hypoxia test. No correlations were found between the hypoxia test results and the physiological variables. Conclusions: Our findings suggest that adolescents with mild persistent asthma have a greater capacity to adapt to hypoxia than do those with other types of asthma.

Keywords: Asthma; Adolescent; Cell hypoxia; Exercise test.

RESUMO

Objetivo: Analisar variáveis fisiológicas de adolescentes com diagnóstico clínico de asma quando submetidos a teste de hipóxia aguda e de esforço máximo. Métodos: Estudo descritivo transversal composto por 48 adolescentes (12-14 anos), divididos em três grupos: 12 no grupo asma leve intermitente (ALI), 12 no grupo asma leve persistente (ALP) e 24 no grupo controle. Todos foram submetidos a teste de hipóxia aguda e a teste de esforço máximo. Características antropométricas foram coletadas, e variáveis funcionais foram determinadas antes e após o teste de esforço máximo. Em condições de hipóxia aguda, foram registrados o tempo de descida e o tempo de recuperação de SpO2 durante repouso. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas nas variáveis antropométricas nem nas variáveis ventilatórias durante o teste de esforço entre os grupos. Foram encontradas diferenças significativas na pressão de oxigênio com 50% de saturação da hemoglobina antes do teste e na PaO2 antes do teste entre os grupos ALP e controle (p = 0,0279 e p = 0,0116, respectivamente), assim como na tensão de extração de oxigênio antes do teste entre os grupos ALI e ALP (p = 0,0419). Não houve diferenças significativas nos tempos de SpO2 em quaisquer das condições estudadas. O consumo de oxigênio e a eficiência da respiração foram semelhantes entre os grupos. O uso de um broncodilatador não trouxe vantagens nos resultados no teste de hipóxia. Não foram encontradas correlações entre o teste de hipóxia e as variáveis fisiológicas. Conclusões: Nossos achados sugerem que os adolescentes com asma leve persistente têm uma melhor capacidade de adaptação à hipóxia comparado aos com outros tipos de asma.

Palavras-chave: Asma; Adolescente; Hipóxia celular; Teste de esforço.

Introdução

A asma é uma doença inflamatória crônica, caracterizada por hiper-responsividade das vias aéreas inferiores e limitação variável ao fluxo aéreo. Pesquisas em diferentes países sugerem que a prevalência da asma entre crianças e adolescentes está aumentando.(1-5)

A asma produz inflamação da mucosa brônquica, ocasionando limitação ao fluxo aéreo. A redução do calibre e o consequente aumento na resistência das vias aéreas determinam a diminuição de todos os fluxos expiratórios máximos, produzindo modificações nos gases sanguíneos. Em consequência a essas alterações, ocorre aumento da diferença alveoloarterial de oxigênio, aumento do espaço morto fisiológico e queda da PaO2, o que provoca hipoxemia. A hipoxemia desencadeia taquipneia e aumento da ventilação-minuto, com eliminação de dióxido de carbono, determinando hipocapnia e alcalose respiratória. Esse é o achado mais comum na análise da gasometria do sangue arterial do asmático em crise.(6) Na altitude, acontecem fenômenos fisiológicos similares aos descritos nas crises de asma. O principal fator que afeta a resposta do organismo em altitude é a diminuição da pressão barométrica, que produz redução na pressão parcial de oxigênio (PO2) no ar inspirado e na PaO2. Nessas circunstâncias, quimiorreceptores enviam impulsos ao centro respiratório para aumentar a ventilação pulmonar. Em nível hematológico observa-se, na fase aguda, hipovolemia associada a hiperventilação e aumento do pH do sangue, dando lugar a uma alcalose respiratória.

Estudos mostram que a capacidade humana de adaptação na altitude é individual, e a sua variabilidade ainda não se encontra esclarecida.(7-9) Na tentativa de identificar e relacionar elementos que vinculem a asma à altitude, se conjectura que o asmático, exposto a maiores situações de hipóxia que pessoas normais, apresente adaptações fisiológicas similares às encontradas na hipóxia hipóxica.(10) Em função do apresentado até aqui, se estabeleceu o seguinte problema de pesquisa: Poderia o asmático ter desenvolvido mecanismos fisiológicos que proporcionem uma melhor capacidade de resposta fisiológica a testes de hipóxia aguda e de esforço máximo que os não asmáticos?

Para responder essa pergunta, foi analisado o comportamento de variáveis fisiológicas de adolescentes, com diagnóstico clínico de asma leve intermitente ou de asma leve persistente, submetidos a hipóxia aguda e teste de esforço máximo.

Métodos

Estudo descritivo de corte transversal composto por 48 adolescentes escolares de ambos os sexos, com idades compreendidas entre 12 e 14 anos, residentes na cidade de Santa Maria (RS), e divididos em três grupos: 24 adolescentes não asmáticos (grupo controle); 12 adolescentes com diagnóstico clínico de asma leve intermitente (grupo ALI); e 12 adolescentes com diagnóstico clínico de asma leve persistente (grupo ALP). Todos os participantes se encontravam fora do período de crises.

Os adolescentes foram classificados segundo o grau de asma através de diagnóstico clínico, e foram acrescentados dados de espirometria para reforçar os resultados diagnósticos.(11)

Para caracterizar os grupos, foram utilizados o international physical activity questionnaire (IPAQ, questionário internacional de atividade física, versão curta), para a classificação do nível de atividade física, e o questionário excludente do estado de saúde, para a exclusão de sintomatologia compatível com quadros de infecção viral (resfriado ou gripe) nas ultimas seis semanas que precediam o dia do teste, de anemia e de doenças que alterassem os valores do hematócrito.

Os participantes fizeram parte da amostra do estudo somente após terem assinado o termo de consentimento livre e esclarecido, conforme as exigências do Ministério de Saúde do Brasil e de acordo com a resolução 196/96.

Foram utilizados os equipamentos e instrumentos de medida disponíveis no Laboratório de Fisiologia do Exercício e Performance Humana do Centro de Educação Física e Desportos da Universidade Federal de Santa Maria, em Santa Maria (RS).


Para a mensuração de variáveis respiratórias e espirométricas, foi utilizado o espirômetro modelo Vmax 229 Series (SensorMedics, Yorba Linda, CA, EUA). Para a realização do teste de hipóxia aguda, foi utilizado o aparelho portátil GO2Altitude® Hypoxicator, (Biomedtech Australia Pty. Ltd., Melbourne, Austrália). Para a aferição da concentração de lactato no sangue, foi utilizado o aparelho Biosen 5030 (EKF Industrie, Elektronik GmbH, Barleben, Alemanha). Para gasometria e oximetria, foi utilizado o analisador de gases ABL 520 (Radiometer, Copenhagen, Dinamarca). Para a realização do teste de esforço máximo, foi utilizada uma esteira rolante modelo ATL 10200 (Inbramed, São Paulo, Brasil). Para o controle da FC, foi utilizado o aparelho Accurex Plus (Polar, Kempele, Finlândia).

Os indivíduos incluídos no estudo foram submetidos à seguinte sequência de testes: A espirometria foi realizada unicamente como complemento do diagnóstico clínico de asma. Em seguida, foi realizado o teste de hipóxia (pré-broncodilatador). A exposição às condições de hipóxia foi realizada com o paciente em repouso, através do uso de máscara, respirando ar com 11% de concentração de oxigênio (equivalente a 5.200 metros de altitude), devendo o teste ser interrompido assim que a SpO2 diminuísse a 82%. Registrou-se o intervalo de tempo transcorrido até que esse valor fosse alcançado - tempo de descida (Td), e o indivíduo avaliado foi, então, retirado da hipóxia. Após a interrupção do teste, foi retirada a máscara, e mediu-se o tempo de demora para a SpO2 retornasse a 96% - tempo de recuperação (Tr). Nos casos em que a SpO2 não atingiu valores inferiores a 83%, o teste foi concluído no sexto minuto, registrando-se o valor atingido. Logo após o teste de hipóxia, foi aplicado o broncodilatador oral de curta duração (salbutamol, 400 µg). Durante o período de espera para a ação do broncodilatador (20 min), foi realizada a avaliação da composição corporal, através da verificação das dobras cutâneas tricipital e subescapular. Para o cálculo do percentual de gordura, foi utilizada a equação de Lohman.(12) Transcorrido o tempo de espera de 20 min, foi realizado um segundo teste de hipóxia (pós-broncodilatador). Uma nova espirometria pós-broncodilatador foi realizada com a finalidade de detectar uma possível obstrução respiratória. Em seguida, foi colocada uma pomada vasodilatadora (Finalgon; Unilfarma, Lisboa, Portugal) no lóbulo da orelha. O lóbulo foi perfurado com uma microlanceta (FEATHER BLDG., Osaka, Japão) e foram retirados 20 µL de sangue, com o auxílio de um capilar com heparina, para a mensuração da concentração de lactato sanguíneo (dados não apresentados), e 120 µL de sangue para a determinação das variáveis PaO2, pressão de oxigênio com 50% de saturação da hemoglobina (P50) e tensão de extração de oxigênio (Px). Após a coleta, iniciou-se o teste de esforço máximo na esteira rolante, de acordo com as recomendações de um estudo.(13) O indivíduo esteve conectado ao analisador de gases, através de uma máscara, e foram medidas todas as variáveis ergoespirométricas, sendo utilizados, no presente artigo, o consumo máximo de oxigênio (VO2máx) e a razão entre volume ventilatório e consumo de oxigênio (VE/VO2), denominada equivalente ventilatório de oxigênio, pois essas variáveis apresentam uma maior correlação com o desempenho físico. Ao término do teste, uma nova coleta de sangue foi realizada do lóbulo da orelha do participante, e as medidas foram repetidas imediatamente.

Os dados foram analisados por estatística não paramétrica, tendo em conta que esses não apresentaram distribuição normal. Foi utilizada one-way ANOVA por ordenação de Kruskal-Wallis para a comparação entre as médias dos grupos. Quando as médias dos grupos apresentaram diferenças significativas, foi aplicado o teste de Kruskal-Wallis 2 a 2 para determinar qual grupo diferiu dos outros. Para a comparação das variáveis dependentes, foi utilizado o teste de ordenação sinalizada de pares combinados de Wilcoxon. Para a análise de correlação das variáveis, usou-se o coeficiente de correlação de Pearson. As análises foram realizadas através do programa SAS versão 8.2 (SAS Institute, Inc., Cary, NC, EUA).

Resultados

As variáveis idade, peso, estatura, percentual de gordura, massa corpórea e escore do IPAQ foram analisadas para verificar o quanto os grupos diferiam biotipicamente entre si. Sem a discriminação dos sexos, os grupos estudados não mostraram diferenças significativas nas variáveis acima mencionadas. Com a discriminação dos sexos (Tabela 1), também não foram encontradas diferenças significativas dentro de um mesmo grupo ou entre eles. A exceção foi em relação ao percentual de gordura entre os sexos no grupo controle (p = 0,0164). Esse mesmo resultado era esperado para os outros dois grupos, mas isso não foi constatado, e acreditamos que isso seja devido às peculiaridades desses grupos. Não foi observada, em nenhum dos grupos, uma tendência especifica que pudesse ser atribuída à asma ou ao sexo.



Os resultados do VO2máx (Figura 1) mostraram uma diferença significativa no grupo controle quando comparado por sexo (p = 0,0006). Em função desses resultados, os grupos foram divididos por sexo na análise de VO2máx. O VO2máx dos grupos comparados no mesmo sexo não apresentou diferenças significativas.



Os valores de VE/VO2 foram analisados em diferentes percentuais de duração do teste de esforço máximo (Figura 2). Os resultados obtidos mostraram que não houve diferenças significativas entre os grupos nos diferentes percentuais de tempo.



Para verificar se os mecanismos respiratórios dos asmáticos apresentavam-se como limitantes ou se repercutiam na difusão dos gases e no VO2, as variáveis sanguíneas PaO2, P50 e Px foram avaliadas a fim de detectar possíveis diferenças entre os grupos e se esses apresentavam valores de normalidade (Tabela 2).



Os valores de PaO2 antes do teste de esforço máximo nos grupos controle e ALI estavam na faixa de normalidade, indicando que não havia um quadro hipoxêmico; no entanto, esses mesmos valores, no grupo ALP, estavam significativamente abaixo da faixa de normalidade (p = 0,0116) quando comparados àqueles encontrados no grupo controle e no grupo ALI. Essa diferença não ocorreu na comparação dos valores de PaO2 após o teste entre os grupos. Na comparação dos valores de PaO2 antes e após o teste de esforço máximo em cada grupo, somente o grupo controle apresentou diferenças significativas. Esses resultados não podem ser elucidados na presente investigação; porém, sugerem um comportamento de adaptação diferenciada no grupo ALP.

Os valores de P50 antes e após o teste de esforço máximo mostraram aumentos significativos em todos os grupos. Os valores de P50 antes do teste foram significativamente menores no grupo ALP quando comparados aos do grupo controle (p = 0,02). Mesmo assim, os achados para P50 no grupo ALP estavam acima da faixa de referência. Os valores de P50 após o teste não apresentaram diferenças significativas na comparação entre os grupos.

No presente estudo, reportamos somente os valores de Px antes do teste de esforço. Os dados revelaram que os menores valores de Px foram encontrados no grupo ALP, e os maiores foram encontrados no grupo ALI. A análise pelo teste de Kruskal-Wallis mostrou que o grupo ALP diferenciou-se significativamente do grupo ALI (p = 0,0419), que curiosamente teve valores maiores que os do grupo controle. Os resultados no grupo controle foram similares aos encontrados no grupo ALP, não se tendo uma explicação para tal achado.

As variáveis de pressão de oxigênio no sangue e as variáveis ventilatórias foram submetidas a análises de correlação. Os resultados mostraram que, no grupo ALP, houve correlações negativas de VE/VO2 com PaO2 (r = −0,72520), P50 (r = −0,72754) e Px (r= −0,77070), todos antes do teste de esforço máximo.

Para poder determinar a existência de respostas diferenciadas dos asmáticos a condições de hipóxia, os grupos foram submetidos a um teste agudo de exposição a estímulo hipóxico antes e após o uso de broncodilatador, no qual foram analisadas as variáveis Td e Tr (Tabela 3). Os dados mostraram que, para as variáveis Td e Tr, não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos antes da aplicação do broncodilatador. Assim, os asmáticos não apresentaram, quando comparados entre si ou com o grupo controle, uma melhor resposta a hipóxia. Os resultados de Td e Tr não mostraram diferenças significativas entre os grupos mesmo quando esses foram testados após o uso de broncodilatador. As variáveis Td e Tr dos grupos foram correlacionadas com as variáveis de pressão de oxigênio no sangue e as variáveis ventilatórias, não havendo correlações que mostrassem indícios de associações entre elas.



Discussão

O VO2máx permite avaliar comparativamente os sistemas metabólico, cardiovascular e pulmonar dos indivíduos asmáticos e não asmáticos, sendo considerado o melhor índice de aptidão cardiopulmonar e de resistência aeróbica.(14) Em um estudo, relatou-se que o sexo feminino possui uma menor potência aeróbica, equivalente a 65-75% da no sexo masculino.(15) O VO2máx dos grupos comparados no mesmo sexo não apresentou diferenças significativas, indicando que os asmáticos não apresentavam limitações sob o ponto de vista de aptidão cardiopulmonar e concordando com os achados de um grupo de autores.(16) Segundo alguns autores, os indivíduos asmáticos possuem uma menor capacidade aeróbica em função das obstruções respiratórias provocadas durante as crises da doença.(17,18) Devido a isso, a análise do VO2máx serviu para verificar se essa capacidade de consumo de oxigênio poderia ser diferente e se poderia repercutir nos resultados de resposta a hipóxia entre os grupos de estudo.

O VE/VO2 indica a eficiência e a eficácia da respiração, além de informar a quantidade de ar a ser ventilada para cada litro de oxigênio consumido.(19) A comparação entre os grupos possibilitou verificar se o similar consumo de oxigênio, apresentado na Figura 1, não ocorreu a partir de compensações ventilatórias, como o aumento da ventilação, indicando uma pior eficácia da respiração dos asmáticos em relação ao grupo controle.

Maiores valores de VE/VO2 representam uma menor eficiência respiratória, o que poderia ser entendido como um dos mecanismos compensatórios que possibilitou o grupo ALP a obter similares valores de VO2máx em relação aos outros grupos. Os resultados da Figura 2 mostraram uma "aparente" menor eficácia da respiração no grupo ALP, que se manifestou a partir de 30-40% do tempo total do teste. No entanto, os resultados de VE/VO2 obtidos mostraram que não houve diferenças significativas entre os grupos nos percentuais de tempo de teste, o que está de acordo com a literatura especializada,(14,20) permitindo-nos afirmar que os grupos eram similares para a variável VE/VO2.

A PaO2 representa o gradiente de difusão que determina o direcionamento do oxigênio do sangue para os tecidos(19) e possibilita concluir sobre a existência de hipoxemia sanguínea. A inexistência de diferenças significativas entre a PaO2 e a PO2 do sangue capilar, além do fato de que a coleta de sangue capilar causa menor dor e apresenta menores riscos, favoreceram o uso da medida capilar no presente estudo.(21-23)

A PaO2 antes do teste de esforço no grupo ALP mostrou um estado de hipoxemia,(24) embora os asmáticos pertencentes a esse grupo não se encontrassem em período de crises. Esse quadro hipoxêmico não pôde ser detectado anteriormente pelas avaliações clínica, espirométrica ou ergoespirométrica.

A diferença estatística constatada na PaO2 antes do teste no grupo ALP, em comparação aos demais, desapareceu na medida de PaO2 após o teste. Isso ocorreu devido ao fato de que os valores de PaO2 após o teste no grupo controle terem diminuído significativamente em relação aos seus respectivos valores medidos antes do teste de esforço.

A queda da PaO2 em esforço faz parte do quadro típico de exercício em pacientes portadores de doença pulmonar grave.(25) A hipoxemia induzida pelo esforço observada no grupo controle (p = 0,0159) foi similar ao comportamento normal descrito para atletas de endurance de alto nível.(26,27)

Os resultados de P50 encontrados no presente estudo estavam elevados quando comparados com os de adultos.(28) No entanto, eles podem oscilar por diversos fatores, como a idade. Quanto maior for o valor de P50, menor é a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, e maior é a disponibilização desse para as células. Essa menor afinidade não afeta a captação do oxigênio a nível alveolar (somente em situações extremas de PO2 < 9%). No presente estudo, o aumento significativo dos valores de P50 entre antes e após o teste em todos os grupos era esperado e pode ser explicado por fatores já conhecidos, como pH, dióxido de carbono, temperatura e 2,3-difosfoglicerato, que alteram a curva de dissociação da oxi-hemoglobina (efeito Bohr), proporcionando uma maior disponibilidade de oxigênio ao músculo a fim de atender as demandas de esforço.

Os valores de P50 após o teste nos três grupos apresentaram um comportamento similar ao encontrado nos valores de PaO2 após o teste. Esse resultado, durante o exercício, sugere que os grupos de asmáticos não apresentavam sinais de adaptação ou de incremento na capacidade de transporte e de liberação de oxigênio aos tecidos em relação ao grupo controle.

A Px reflete os efeitos integrados das trocas na PaO2 e das alterações de afinidade da hemoglobina pelo oxigênio sobre a capacidade do sangue arterial em fornecer oxigênio para os tecidos. No presente estudo, não foram encontrados valores de referência de Px para a faixa etária dos indivíduos em estudo, sendo os resultados somente descritos comparativamente nos grupos. Os valores de referência de Px para adultos situam-se entre 32 e 41 mmHg.(29)

O resultado da análise de correlação das variáveis sanguíneas e ventilatórias foi entendido em função de que diminuições dos valores, antes do teste de esforço, de PaO2, P50 e Px são sinais de um estado hipoxêmico, o qual estava presente no grupo ALP. No entanto, os valores de VO2máx alcançados nesse grupo foram semelhantes aos encontrados no grupo controle, o que sugere a existência de sistemas homeostáticos de compensação diferenciados.

Para a análise das variáveis Td e Tr, partiu-se da hipótese de que os asmáticos responderiam com maior eficiência à hipóxia que o grupo controle, pois eles já teriam desenvolvido, em função das crises de asma, mecanismos de adaptação. O grupo ALP apresentou hipoxemia em repouso, e era esperado que essa aumentasse ainda mais com a exposição ao ar hipóxico. Como tal fato não ocorreu e os valores de Td foram similares em todos os grupos, foi possível se conjeturar que o grupo ALP possuía mecanismos diferenciados de adaptação à hipóxia, em comparação aos outros grupos, pois os indivíduos do grupo ALP alcançaram tais valores semelhantes mesmo partindo de condições hipoxêmicas.

O teste de hipóxia foi repetido após o uso de broncodilatador, pois se houvesse uma limitação respiratória obstrutiva, mas não significante para os critérios da prova espirométrica, a resposta do teste poderia ser alterada pelo medicamento. A comparação do teste nas duas situações (pré- e pós-broncodilatador) permitiu afirmar que o uso do broncodilatador não afetou o resultado do teste de hipóxia dos asmáticos (fora de crises) e do grupo controle.

Os valores de Td e Tr mostraram desvios muito elevados, concordando com os achados de um autor,(30) que atribuiu a influência da variabilidade individual nas variáveis de hipóxia Td e Tr.

Conclui-se que os grupos apresentaram similares capacidades de VO2 e de eficácia da respiração, as quais não influíram no resultado das demais variáveis. O uso de broncodilatador no teste de hipóxia não trouxe vantagens aos resultados. Não foram encontradas correlações que mostrassem indícios de associação entre o teste de hipóxia aguda e as variáveis fisiológicas estudadas. O estado inicial de hipoxemia detectada em repouso e a similar resposta a hipóxia no grupo ALP, comparado com os demais grupos, são fatos sugestivos de uma melhor capacidade de adaptação a hipóxia; porém, esse fato pode ser apenas uma característica da amostra estudada e, portanto, estudos adicionais são necessários para a confirmação desses resultados.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer ao Centro de Educação Física e Desportos da Universidade Federal de Santa Maria, ao Dr. Vitor Cassol, aos colegas do Centro de Educação Física e Desportos e aos adolescentes que participaram do estudo.

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30. Matheus-Corrêa S. Desempenho Físico em Altitude Simulada [thesis]. Santa Maria: Universidade Federal de Santa Maria; 2004.




* Trabalho realizado no Laboratório de Fisiologia do Exercício e Performance Humana, Universidade Federal de Santa Maria, Santa
Maria (RS) Brasil.
Endereço para correspondência: Martin Maldonado. Kuwabara 1-6-36, Karora 408, Matsuyama, Ehime, Japan, 790-0911.
Tel. 81 80 3928-0216. Fax: 81 89 9605263. E-mail: w12martin@yahoo.com.ar
Apoio financeiro: Nenhum.
Recebido para publicação em 28/7/2011. Aprovado, após revisão, em 19/9/2011.



Sobre os autores

Martin Maldonado
Pesquisador Visitante. Departamento de Farmacologia, Biomedicina Informacional, Faculdade de Medicina, Universidade Ehime,
Matsuyama, Japão.

Luiz Osório Cruz Portela
Professor Associado. Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria (RS) Brasil.