Quarta-feira, 16 Março 2011 21: 33

Efeito do Estresse Térmico e do Trabalho no Calor

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Quando uma pessoa é exposta a condições ambientais quentes, os mecanismos fisiológicos de perda de calor são ativados para manter a temperatura corporal normal. Os fluxos de calor entre o corpo e o ambiente dependem da diferença de temperatura entre:

  1. o ar circundante e objetos como paredes, janelas, o céu e assim por diante
  2. a temperatura da superfície da pessoa

 

A temperatura da superfície da pessoa é regulada por mecanismos fisiológicos, como variações no fluxo sanguíneo para a pele e pela evaporação do suor secretado pelas glândulas sudoríparas. Além disso, a pessoa pode trocar de roupa para variar a troca de calor com o ambiente. Quanto mais quentes as condições ambientais, menor a diferença entre as temperaturas circundantes e a temperatura da pele ou da superfície da roupa. Isso significa que a “troca de calor seco” por convecção e radiação é reduzida em condições quentes em comparação com as frias. Em temperaturas ambientais acima da temperatura da superfície, o calor é obtido do ambiente. Nesse caso, esse calor extra junto com o liberado pelos processos metabólicos deve ser perdido pela evaporação do suor para a manutenção da temperatura corporal. Assim, a evaporação do suor torna-se cada vez mais crítica com o aumento da temperatura ambiente. Dada a importância da evaporação do suor, não é surpreendente que a velocidade do vento e a umidade do ar (pressão do vapor d'água) sejam fatores ambientais críticos em condições quentes. Se a umidade for alta, o suor ainda é produzido, mas a evaporação é reduzida. O suor que não pode evaporar não tem efeito refrescante; escorre e é desperdiçado do ponto de vista termorregulatório.

O corpo humano contém aproximadamente 60% de água, cerca de 35 a 40 l em uma pessoa adulta. Cerca de um terço da água do corpo, o líquido extracelular, está distribuído entre as células e no sistema vascular (o plasma sanguíneo). Os dois terços restantes da água corporal, o líquido intracelular, estão localizados dentro das células. A composição e o volume dos compartimentos de água corporal são controlados com muita precisão por mecanismos hormonais e neurais. O suor é secretado por milhões de glândulas sudoríparas na superfície da pele quando o centro termorregulador é ativado pelo aumento da temperatura corporal. O suor contém sal (NaCl, cloreto de sódio), mas em menor quantidade que o líquido extracelular. Assim, tanto a água quanto o sal são perdidos e devem ser repostos após a transpiração.

Efeitos da perda de suor

Em condições ambientais neutras e confortáveis, pequenas quantidades de água são perdidas por difusão através da pele. No entanto, durante o trabalho duro e em condições quentes, grandes quantidades de suor podem ser produzidas pelas glândulas sudoríparas ativas, até mais de 2 l/h por várias horas. Mesmo uma perda de suor de apenas 1% do peso corporal (» 600 a 700 ml) tem um efeito mensurável na capacidade de realizar o trabalho. Isso é visto por um aumento na frequência cardíaca (FC) (a FC aumenta cerca de cinco batimentos por minuto para cada porcentagem de perda de água corporal) e um aumento na temperatura central do corpo. Se o trabalho for continuado verifica-se um aumento gradual da temperatura corporal, que pode atingir um valor próximo dos 40ºC; a esta temperatura, pode ocorrer doença causada pelo calor. Isso se deve em parte à perda de líquido do sistema vascular (figura 1). A perda de água do plasma sanguíneo reduz a quantidade de sangue que enche as veias centrais e o coração. Cada batimento cardíaco, portanto, bombeará um volume de ejeção menor. Como consequência, o débito cardíaco (quantidade de sangue expelida pelo coração por minuto) tende a cair, e a frequência cardíaca deve aumentar para manter a circulação e a pressão sanguínea.

Figura 1. Distribuições calculadas de água no compartimento extracelular (ECW) e no compartimento intracelular (ICW) antes e após 2 h de desidratação de exercício a 30°C de temperatura ambiente.

HEA050F1

Um sistema de controle fisiológico chamado sistema de reflexo barorreceptor mantém o débito cardíaco e a pressão sanguínea próximos do normal sob todas as condições. Os reflexos envolvem receptores, sensores no coração e no sistema arterial (aorta e carótidas), que monitoram o grau de estiramento do coração e dos vasos pelo sangue que os preenche. Os impulsos destes viajam pelos nervos até o sistema nervoso central, de onde ajustes, em caso de desidratação, causam uma constrição dos vasos sanguíneos e uma redução do fluxo sanguíneo para os órgãos esplâncnicos (fígado, intestino, rins) e para a pele. Desta forma, o fluxo sanguíneo disponível é redistribuído para favorecer a circulação para os músculos em atividade e para o cérebro (Rowell 1986).

A desidratação grave pode levar à exaustão pelo calor e colapso circulatório; neste caso a pessoa não consegue manter a pressão arterial, e a consequência é o desmaio. Na exaustão pelo calor, os sintomas são exaustão física, muitas vezes acompanhada de dor de cabeça, tontura e náusea. A principal causa de exaustão pelo calor é o esforço circulatório induzido pela perda de água do sistema vascular. A diminuição do volume sanguíneo leva a reflexos que reduzem a circulação para os intestinos e a pele. A redução do fluxo sanguíneo da pele agrava a situação, pois a perda de calor da superfície diminui, então a temperatura central aumenta ainda mais. O sujeito pode desmaiar devido a uma queda na pressão sanguínea e o consequente baixo fluxo sanguíneo para o cérebro. A posição deitada melhora o suprimento de sangue para o coração e o cérebro e, após esfriar e beber um pouco de água, a pessoa recupera seu bem-estar quase imediatamente.

Se os processos que causam a exaustão por calor “correrem soltos”, eles se transformam em insolação. A redução gradual da circulação cutânea faz com que a temperatura suba cada vez mais, o que leva à redução, até mesmo à interrupção da transpiração e a um aumento ainda mais rápido da temperatura central, o que causa colapso circulatório e pode resultar em morte ou danos irreversíveis ao organismo. cérebro. Alterações no sangue (como alta osmolaridade, baixo pH, hipóxia, aderência celular dos glóbulos vermelhos, coagulação intravascular) e danos ao sistema nervoso são achados em pacientes com insolação. O suprimento reduzido de sangue para o intestino durante o estresse térmico pode provocar dano tecidual e podem ser liberadas substâncias (endotoxinas) que induzem febre em conexão com insolação (Hales e Richards 1987). A insolação é uma emergência aguda com risco de vida, discutida posteriormente na seção sobre “distúrbios de calor”.

Juntamente com a perda de água, a transpiração produz uma perda de eletrólitos, principalmente sódio (Na+) e cloreto (Cl-), mas também em menor grau magnésio (Mg++), potássio (K+) e assim por diante (ver tabela 1). O suor contém menos sal do que os compartimentos de fluido corporal. Isso significa que eles ficam mais salgados após a perda de suor. O aumento da salinidade parece ter um efeito específico na circulação por meio de efeitos no músculo liso vascular, que controla o grau de abertura dos vasos. No entanto, foi demonstrado por vários investigadores que interfere na capacidade de suar, de tal forma que é necessária uma temperatura corporal mais alta para estimular as glândulas sudoríparas - a sensibilidade das glândulas sudoríparas torna-se reduzida (Nielsen 1984). Se a perda de suor for substituída apenas por água, isso pode levar a uma situação em que o corpo contém menos cloreto de sódio do que no estado normal (hiposmótico). Isso causará cãibras devido ao mau funcionamento dos nervos e músculos, uma condição conhecida anteriormente como “cãibras do mineiro” ou “cãibras do foguista”. Pode ser evitada pela adição de sal à dieta (beber cerveja era uma medida preventiva sugerida no Reino Unido na década de 1920!).

Tabela 1. Concentração de eletrólitos no plasma sanguíneo e no suor

Eletrólitos e outros
substâncias

Concentração de plasma sanguíneo
trações (g por l)

concentrações de suor
(g por l)

Sódio (Na+)

3.5

0.2-1.5

Potássio (K+)

0.15

0.15

Cálcio (Ca++)

0.1

pequenas quantidades

Magnésio (Mg++)

0.02

pequenas quantidades

Cloreto (Cl-)

3.5

0.2-1.5

Bicarbonato (HCO3-)

1.5

pequenas quantidades

Proteínas

70

0

Gorduras, glicose, pequenos íons

15-20

pequenas quantidades

Adaptado de Vellar 1969.

A diminuição da circulação da pele e da atividade das glândulas sudoríparas afetam a termorregulação e a perda de calor de tal forma que a temperatura central aumentará mais do que no estado totalmente hidratado.

Em muitas profissões diferentes, os trabalhadores estão expostos ao estresse térmico externo - por exemplo, trabalhadores em siderúrgicas, indústrias de vidro, fábricas de papel, padarias, indústrias de mineração. Também limpadores de chaminés e bombeiros são expostos ao calor externo. As pessoas que trabalham em espaços confinados em veículos, navios e aeronaves também podem sofrer com o calor. No entanto, deve-se notar que as pessoas que trabalham com roupas de proteção ou fazem trabalhos pesados ​​com roupas impermeáveis ​​podem ser vítimas de exaustão pelo calor, mesmo em condições de temperatura ambiente moderada e fria. Os efeitos adversos do estresse térmico ocorrem em condições em que a temperatura central é elevada e a perda de suor é alta.

Reidratação

Os efeitos da desidratação devido à perda de suor podem ser revertidos bebendo o suficiente para repor o suor. Isso geralmente ocorre durante a recuperação após o trabalho e o exercício. No entanto, durante o trabalho prolongado em ambientes quentes, o desempenho é melhorado ao beber durante a atividade. O conselho comum é, portanto, beber quando estiver com sede.

Mas, há alguns problemas muito importantes nisso. Uma delas é que o desejo de beber não é forte o suficiente para repor a perda de água que ocorre simultaneamente; e em segundo lugar, o tempo necessário para repor um grande déficit hídrico é muito longo, mais de 12 horas. Por fim, há um limite para a velocidade com que a água pode passar do estômago (onde é armazenada) para o intestino (intestino), onde ocorre a absorção. Essa taxa é menor do que as taxas de suor observadas durante o exercício em condições quentes.

Tem havido um grande número de estudos sobre várias bebidas para restaurar a água corporal, eletrólitos e estoques de carboidratos de atletas durante o exercício prolongado. As principais conclusões são as seguintes:

    • A quantidade de líquido que pode ser aproveitada, ou seja, transportada do estômago para o intestino, é limitada pela “velocidade de esvaziamento gástrico”, que tem no máximo cerca de 1,000 ml/h.
    • Se o fluido for “hiperosmótico” (contém íons/moléculas em concentrações mais altas que o sangue), a taxa é reduzida. Por outro lado, os “fluidos isosmóticos” (contendo água e íons/moléculas na mesma concentração, osmolaridade, como o sangue) passam na mesma proporção que a água pura.
    • A adição de pequenas quantidades de sal e açúcar aumenta a taxa de absorção de água do intestino (Maughan 1991).

         

        Com isso em mente, você pode fazer seu próprio “fluido de reidratação” ou escolher entre um grande número de produtos comerciais. Normalmente, o equilíbrio de água e eletrólitos é recuperado bebendo água junto com as refeições. Trabalhadores ou atletas com grandes perdas de suor devem ser encorajados a beber mais do que desejam. O suor contém cerca de 1 a 3 g de NaCl por litro. Isso significa que perdas de suor acima de 5 l por dia podem causar deficiência de cloreto de sódio, a menos que a dieta seja suplementada.

        Trabalhadores e atletas também são aconselhados a controlar o balanço hídrico pesando-se regularmente – por exemplo, pela manhã (no mesmo horário e condição) – e tentando manter um peso constante. No entanto, uma mudança no peso corporal não reflete necessariamente o grau de hipohidratação. A água é quimicamente ligada ao glicogênio, o carboidrato armazenado nos músculos, e liberada quando o glicogênio é usado durante o exercício. Alterações de peso de até cerca de 1 kg podem ocorrer, dependendo do conteúdo de glicogênio do corpo. O peso corporal “manhã a manhã” também mostra mudanças devido a “variações biológicas” nos teores de água – por exemplo, em mulheres em relação ao ciclo menstrual até 1 a 2 kg de água podem ser retidos durante a fase pré-menstrual (“pré-menstrual tensão").

        O controle de água e eletrólitos

        O volume dos compartimentos de água do corpo - isto é, os volumes de líquido extracelular e intracelular - e suas concentrações de eletrólitos são mantidos muito constantes por meio de um equilíbrio regulado entre a ingestão e a perda de líquidos e substâncias.

        A água é obtida a partir da ingestão de alimentos e líquidos, e parte é liberada por processos metabólicos, incluindo a combustão de gorduras e carboidratos dos alimentos. A perda de água ocorre nos pulmões durante a respiração, onde o ar inspirado absorve água nos pulmões de superfícies úmidas nas vias aéreas antes de ser expirado. A água também se difunde pela pele em pequena quantidade em condições confortáveis ​​durante o repouso. No entanto, durante a transpiração, a água pode ser perdida em taxas de mais de 1 a 2 l/h por várias horas. O conteúdo de água corporal é controlado. O aumento da perda de água pela transpiração é compensado pela ingestão de líquidos e pela redução na formação de urina, enquanto o excesso de água é excretado pelo aumento da produção de urina.

        Esse controle tanto da ingestão quanto da saída de água é exercido por meio do sistema nervoso autônomo, e por hormônios. A sede aumentará a ingestão de água e a perda de água pelos rins será regulada; tanto o volume quanto a composição eletrolítica da urina estão sob controle. Os sensores do mecanismo de controle estão no coração, respondendo à “plenitude” do sistema vascular. Se o enchimento do coração for reduzido - por exemplo, após uma perda de suor - os receptores enviarão essa mensagem aos centros cerebrais responsáveis ​​pela sensação de sede e às áreas que induzem a liberação do hormônio antidiurético (ADH) de a hipófise posterior. Este hormônio atua para reduzir o volume de urina.

        Da mesma forma, os mecanismos fisiológicos controlam a composição eletrolítica dos fluidos corporais por meio de processos nos rins. A comida contém nutrientes, minerais, vitaminas e eletrólitos. No presente contexto, a ingestão de cloreto de sódio é a questão importante. A ingestão dietética de sódio varia com os hábitos alimentares, entre 10 e 20 a 30 g por dia. Isso normalmente é muito mais do que o necessário, então o excesso é excretado pelos rins, controlado pela ação de múltiplos mecanismos hormonais (angiotensina, aldosterona, ANF, etc.) que são controlados por estímulos de osmorreceptores no cérebro e nos rins , respondendo à osmolaridade principalmente do Na+ e Cl- no sangue e no fluido dos rins, respectivamente.

        Diferenças interindividuais e étnicas

        Podem ser esperadas diferenças entre homens e mulheres, bem como pessoas mais jovens e mais velhas, na reação ao calor. Eles diferem em certas características que podem influenciar a transferência de calor, como área de superfície, relação altura/peso, espessura das camadas isolantes de gordura da pele e na capacidade física de produzir trabalho e calor (capacidade aeróbica » taxa máxima de consumo de oxigênio). Os dados disponíveis sugerem que a tolerância ao calor é reduzida em pessoas idosas. Eles começam a suar mais tarde do que os jovens, e os idosos reagem com maior fluxo sanguíneo na pele durante a exposição ao calor.

        Comparando os sexos, observou-se que as mulheres toleram melhor o calor úmido do que os homens. Nesse ambiente, a evaporação do suor é reduzida, de modo que a área de superfície/massa ligeiramente maior nas mulheres pode ser uma vantagem. No entanto, a capacidade aeróbia é um fator importante a ser considerado quando se compara indivíduos expostos ao calor. Em condições de laboratório, as respostas fisiológicas ao calor são semelhantes, se grupos de indivíduos com a mesma capacidade de trabalho físico (“captação máxima de oxigênio”—VO2 max) são testados - por exemplo, machos mais jovens e mais velhos, ou machos versus fêmeas (Pandolf et al. 1988). Nesse caso, uma determinada tarefa de trabalho (exercício em uma bicicleta ergométrica) resultará na mesma carga no sistema circulatório – isto é, a mesma frequência cardíaca e o mesmo aumento na temperatura central – independentemente da idade e do sexo.

        As mesmas considerações são válidas para comparação entre grupos étnicos. Quando as diferenças de tamanho e capacidade aeróbica são levadas em conta, não há diferenças significativas devido à raça. Mas na vida diária em geral, as pessoas mais velhas têm, em média, um VO mais baixo2 max do que pessoas mais jovens, e as mulheres um menor VO2 max do que os homens da mesma faixa etária.

        Portanto, ao realizar uma tarefa específica que consiste em uma determinada taxa absoluta de trabalho (medida, por exemplo, em Watts), a pessoa com menor capacidade aeróbica terá uma frequência cardíaca e temperatura corporal mais altas e será menos capaz de lidar com o esforço extra de calor externo, do que um com maior VO2 max.

        Para fins de saúde e segurança ocupacional, vários índices de estresse térmico foram desenvolvidos. Neles são levadas em consideração as grandes variações interindividuais em resposta ao calor e ao trabalho, bem como os ambientes quentes específicos para os quais o índice é construído. Estes são tratados em outra parte deste capítulo.

        As pessoas expostas repetidamente ao calor irão tolerar melhor o calor mesmo depois de alguns dias. Eles se aclimatam. A taxa de transpiração é aumentada e o resultante aumento do resfriamento da pele leva a uma menor temperatura central e frequência cardíaca durante o trabalho nas mesmas condições.

        Portanto, a aclimatação artificial do pessoal que provavelmente será exposto a calor extremo (bombeiros, equipes de resgate, militares) provavelmente será benéfica para reduzir a tensão.

        Resumindo, quanto mais calor uma pessoa produz, mais deve ser dissipado. Em um ambiente quente, a evaporação do suor é o fator limitante para a perda de calor. As diferenças interindividuais na capacidade de sudorese são consideráveis. Embora algumas pessoas não tenham glândulas sudoríparas, na maioria dos casos, com treinamento físico e exposição repetida ao calor, a quantidade de suor produzida em um teste de estresse por calor padrão aumenta. O estresse térmico resulta em um aumento na frequência cardíaca e na temperatura central. A frequência cardíaca máxima e/ou uma temperatura central de cerca de 40ºC definem o limite fisiológico absoluto para desempenho de trabalho em um ambiente quente (Nielsen 1994).

         

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