A compreensão dos determinantes do desempenho cardiorrespiratório no exercício exige uma abordagem integrada, capaz de abarcar toda a cadeia de transporte de oxigênio — da ventilação alveolar à utilização mitocondrial. A literatura converge para a ideia de que não existe um único fator limitante universal. Em vez disso, cada etapa da chamada “via do oxigênio” pode configurar-se como o elo mais frágil dependendo do contexto fisiológico, do nível de treinamento, das características ambientais e da presença de cardiopatias estruturais. Assim, a limitação ao desempenho emerge de um equilíbrio dinâmico entre capacidades ventilatórias, difusionais, circulatórias e metabólicas, e a hipótese de uma “estrutura pulmonar superdimensionada” vem sendo progressivamente refinada à luz de evidências sobre hipoxemia arterial induzida pelo exercício (EIAH) em diferentes perfis de indivíduos.
Em indivíduos saudáveis e não atletas, o VO₂máx é predominantemente determinado pela capacidade convectiva central de entrega de oxigênio, especialmente pelo débito cardíaco máximo e pelo conteúdo arterial de O₂. A extração periférica raramente constitui o gargalo, como demonstrado em modelos experimentais nos quais pequenos grupos musculares são capazes de superextrair oxigênio quando superperfundidos. Nessa população, o pulmão funciona, classicamente, como um sistema “superdimensionado”: a ventilação máxima, a hematose e o gradiente alvéolo-arterial permanecem dentro de margens fisiológicas mesmo em exercícios intensos, permitindo apenas uma queda discreta da saturação arterial. O aumento da ventilação alveolar eleva a PO₂ alveolar e compensa o discreto alargamento do gradiente alvéolo-arterial, preservando a PaO₂ e o conteúdo arterial de oxigênio. Assim, ventilação e trocas gasosas, em geral, não são os fatores primários que limitam a performance nessa faixa de capacidade funcional.
À medida que o treinamento de endurance eleva a capacidade cardiovascular e muscular, estabelece-se um paradoxo fisiológico. O coração, o sangue e o músculo esquelético exibem adaptações robustas — aumento do volume sistólico, expansão do volume plasmático, maior densidade capilar e incremento da capacidade oxidativa — enquanto o pulmão e as vias aéreas apresentam plasticidade estrutural marcadamente limitada. A hipótese clássica “demand versus capacity” propõe que, em atletas altamente treinados, as demandas metabólicas e de fluxo sanguíneo passam a se aproximar ou mesmo superar a capacidade estática de difusão e ventilação do sistema respiratório. Em intensidades máximas, parte dos indivíduos atinge o limite mecânico ventilatório, de modo que nem mesmo estímulos químicos intensos, como a adição de CO₂, conseguem elevar a ventilação, sugerindo a presença de um teto mecânico respiratório. Ao mesmo tempo, a difusão capilar-alveolar é desafiada pelo maior recrutamento vascular pulmonar, pelo aumento do fluxo sanguíneo e pelo encurtamento do tempo de trânsito eritrocitário — fatores que, em combinação com desigualdades ventilação-perfusão e possíveis shunts intrapulmonares, contribuem para a EIAH em parcela relevante dos atletas de endurance.
A contribuição de Dominelli e colaboradores aprofunda esse quadro ao demonstrar que a EIAH não é um fenômeno restrito ao esforço máximo, podendo emergir já em intensidades submáximas (60–70% do VO₂máx), com grande variabilidade interindividual. Ao se acompanhar a PaO₂ ao longo de testes incrementais, observa-se que, em muitos indivíduos, a queda significativa da PaO₂ ocorre antes do esforço máximo, enquanto o maior alargamento do gradiente alvéolo-arterial se concentra nas cargas mais altas. Essa dissociação temporal sugere que, em esforços submáximos, a hipoxemia decorre predominantemente de hipoventilação alveolar relativa, ao passo que, em intensidades extremas, ganham relevância a desigualdade ventilação-perfusão e a limitação difusional. A interpretação fina da EIAH exige distinguir a contribuição da queda da PaO₂ (determinada por ventilação e difusão) da queda da SaO₂ (modulada também por alterações na afinidade da hemoglobina induzidas por pH, temperatura e 2,3-DPG), uma vez que a relação PaO₂–SaO₂ é dinamicamente deslocada durante o exercício intenso.
Nos estágios submáximos, os mecanismos de EIAH incluem principalmente hipoventilação alveolar relativa associada a respostas ventilatórias menos vigorosas a estímulos químicos em certos indivíduos. Em exercícios constantes de intensidade elevada, é comum uma queda transitória de PaO₂ refletindo atraso da resposta ventilatória frente ao abrupto aumento de VO₂ e VCO₂. Em parte dos indivíduos, a ventilação se ajusta rapidamente; em outros, um nível estável e deprimido de PaO₂ persiste, sugerindo sensibilidade quimiorreflexa atenuada e custos ventilatórios que o sistema parece evitar. Conforme a intensidade aumenta, o alargamento do gradiente alvéolo-arterial passa a refletir desigualdades ventilação-perfusão e limitação difusional, possivelmente associadas a anastomoses intrapulmonares e, em casos raros, shunts intracardíacos assintomáticos.
Um achado particularmente relevante discutido por Dominelli é a presença de EIAH em mulheres com VO₂máx modesto (≈40 ml·kg⁻¹·min⁻¹) durante corrida, fenômeno pouco observado em homens com condicionamento semelhante. Nesses casos, a hipoxemia decorre de limitações mecânicas ventilatórias que surgem em valores relativamente baixos de ventilação. Mulheres apresentam pulmões menores, vias aéreas de menor calibre e menor volume capilar pulmonar proporcionais à demanda ventilatória de um determinado esforço, o que aumenta a probabilidade de limitação de fluxo expiratório. Quando a ventilação corrente se aproxima do envelope de fluxo máximo, o sistema respiratório opera em volumes pulmonares mais elevados, aumentando o trabalho respiratório e restringindo a capacidade de elevar a ventilação alveolar. Nesses cenários, a PaO₂ cai, a PaCO₂ eleva-se e configura-se hipoventilação relativa com alargamento “normal” do gradiente alvéolo-arterial esperado para o exercício. A utilização de heliox, que reduz a densidade do gás, alivia a limitação de fluxo, aumenta a ventilação e eleva a PaO₂ sem alterar significativamente o gradiente, reforçando a interpretação de restrição mecânica como gatilho primário da EIAH nesse perfil de mulheres.
Esses dados alimentam a discussão sobre diferenças entre sexos na suscetibilidade à EIAH. Embora a literatura apresente limitações metodológicas — predominância de homens em estudos invasivos, modalidades distintas entre estudos e uso frequente de oximetria em vez de gasometria — há indícios robustos de que mulheres apresentam maior propensão a desenvolver EIAH para níveis equivalentes de aptidão. A combinação de dimensões pulmonares menores, vias aéreas reduzidas e menor volume capilar pulmonar favorece maior custo ventilatório e maior probabilidade de limitação de fluxo. Assim, mesmo em intensidades submáximas, algumas mulheres desenvolvem EIAH relevante, enquanto homens com VO₂máx similar não exibem queda significativa da PaO₂. Essa perspectiva não representa um déficit patológico, mas uma interação complexa entre anatomia, controle ventilatório, modalidade de exercício e condicionamento físico.
Do ponto de vista funcional, a EIAH — máxima ou submáxima — tem implicações mensuráveis no desempenho. Reduções pequenas da SaO₂ (≈3%) já impactam o VO₂máx, e a relação entre queda da saturação e perda de capacidade aeróbia tende a ser aproximadamente linear. A reversão experimental da EIAH com misturas hiperóxicas melhora o VO₂máx, atenua a fadiga de músculos respiratórios e locomotores e, em certos estudos, melhora a oxigenação cerebral — sugerindo envolvimento tanto de mecanismos periféricos quanto centrais. Em atletas que exibem EIAH ao nível do mar, exposições à altitude agravam a dessaturação e reduzem o VO₂máx de maneira previsível, reforçando o efeito multiplicador da hipóxia ambiental sobre um sistema respiratório já tensionado pelo treinamento.
Fonte: Durand F, Raberin A. Exercise-Induced Hypoxemia in Endurance Athletes: Consequences for Altitude Exposure. Front Sports Act Living. 2021;3:663674.
Além dos aspectos ventilatórios e difusionais, a análise estruturada do desempenho em endurance deve considerar o papel do ventrículo direito (VD) e da circulação pulmonar. Em intensidades elevadas, ambos os circuitos — sistêmico e pulmonar — devem conduzir o mesmo débito cardíaco. A circulação sistêmica adapta-se por vasodilatação arteriolar ampla; já o leito pulmonar, sendo intrinsecamente um circuito de baixa resistência, dispõe de menor reserva adaptativa. Assim, o aumento do fluxo acrescenta pressão de modo mais pronunciado na circulação pulmonar, elevando a pós-carga do VD. Essa assimetria explica a maior fadiga do VD após esforços prolongados, destacando sua vulnerabilidade funcional. Quando a pressão pulmonar se eleva de forma crônica ou exagerada, o VD pode migrar de uma adaptação fisiológica (“coração de atleta”) para um remodelamento potencialmente patológico, com risco de disfunção sistólica, dilatação desarmônica e arritmias.
O remodelamento cardíaco em atletas envolve adaptações harmônicas entre câmaras, mas, em alguns casos, o aumento dos volumes do VD aproxima-se dos limiares da cardiomiopatia arritmogênica, impondo desafios diagnósticos relevantes. A diferenciação entre adaptação fisiológica e fenótipo patológico exige avaliação integrada — eletrocardiograma, ecocardiograma, ressonância, testes funcionais e, quando necessário, análise genética — especialmente considerando o risco de arritmias malignas e morte súbita. A complexidade aumenta quando se reconhece que o VD está exposto simultaneamente às oscilações pressóricas intratorácicas, ao estresse hemodinâmico do exercício intenso, à EIAH e às alterações da resistência vascular pulmonar induzidas por hipóxia ou heterogeneidade ventilação-perfusão.
A centralidade funcional do VD se evidencia de forma extrema na circulação de Fontan, em que a ausência de bomba subpulmonar limita drasticamente o débito cardíaco. Sem o gradiente de pressão necessário para impulsionar o fluxo através dos pulmões, o enchimento ventricular esquerdo torna-se insuficiente, sobretudo com o aumento da frequência cardíaca durante o exercício. Nesse contexto, a resistência vascular pulmonar converte-se no principal determinante do desempenho. Intervenções farmacológicas como vasodilatadores seletivos podem melhorar o VO₂máx ao reduzir esse gargalo hemodinâmico. Assim, a lógica da “via do oxigênio” aplica-se de forma radical: quando o elo crítico é o fluxo passivo pela circulação pulmonar, estratégias que reduzam a resistência desse segmento repercutem diretamente sobre o débito cardíaco e a capacidade aeróbia.
Como ferramenta integradora, o teste cardiopulmonar de exercício (CPET) traduz os múltiplos componentes da via do O₂ em parâmetros quantitativos. Variáveis como VO₂máx, limiar anaeróbio e eficiência ventilatória (inclinação VE/VCO₂) refletem a adequação integrada das respostas ventilatórias, perfusionais e hemodinâmicas. Em atletas, uma ventilação eficiente por unidade de CO₂ eliminado sinaliza um sistema adaptado, no qual o custo ventilatório é relativamente baixo mesmo em cargas elevadas. Em condições patológicas, aumentos da VE/VCO₂ indicam disfunções ventilatórias e circulatórias — como aumento de espaço morto, hipertensão pulmonar e hiperresponsividade quimiorreflexa — que comprometem desempenho e prognóstico. A presença e o padrão de EIAH podem ser inferidos indiretamente por alterações da cinética de VO₂, do comportamento da VE/VCO₂ e da saturação periférica, compondo um quadro funcional capaz de diferenciar limitações respiratórias, circulatórias e musculares, orientando intervenções de treinamento e tratamento.
Referências
Squeo MR, Menichini I, Morviducci M, et al. Exercise ventilatory efficiency in elite athletes assessed for the Paris 2024 Olympic Games: The effect of sex and sport categories. Physiol Rep. 2025;13(7):e70261.
Petek BJ, Gustus SK, Wasfy MM. Cardiopulmonary Exercise Testing in Athletes: Expect the Unexpected. Curr Treat Options Cardiovasc Med. 2021;23(7):49.
Peters CM, Dempsey JA, Hopkins SR, Sheel AW. Is the Lung Built for Exercise? Advances and Unresolved Questions. Med Sci Sports Exerc. 2023;55(12):2143-2159.
La Gerche A, Gewillig M. What Limits Cardiac Performance during Exercise in Normal Subjects and in Healthy Fontan Patients?. Int J Pediatr. 2010;2010:791291.