OS PRIMEIROS PASSOS EM FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO BIOENERGÉTICA, CARDIORRESPIRATÓRIO E GASTO ENERGÉTICO

OS PRIMEIROS PASSOS EM FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: BIOENERGÉTICA, CARDIORRESPIRATÓRIO E GASTO ENERGÉTICO

AUTORES

GUSTAVO ALLEGRETTI JOÃO AYLTON FIGUEIRA JUNIOR

OS PRIMEIROS PASSOS EM FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: BIOENERGÉTICA, CARDIORRESPIRATÓRIO E GASTO ENERGÉTICO

Conselho Regional de Educação Física da 4a Região – CREF4/SP

Conselheiros Ailton Mendes da Silva Antonio Lourival Lourenço Bruno Alessandro Alves Galati Claudio Roberto de Castilho Erica Beatriz Lemes Pimentel Verderi Humberto Aparecido Panzetti João Francisco Rodrigues de Godoy Jose Medalha Luiz Carlos Carnevali Junior Luiz Carlos Delphino de Azevedo Junior Marcelo Vasques Casati Marcio Rogerio da Silva Marco Antonio Olivatto Margareth Anderáos Maria Conceição Aparecida Conti Mário Augusto Charro Miguel de Arruda Nelson Leme da Silva Junior Paulo Rogerio de Oliveira Sabioni Pedro Roberto Pereira de Souza Rialdo Tavares Rodrigo Nuno Peiró Correia Saturno Aprigio de Souza Tadeu Corrêa Valquíria Aparecida de Lima Vlademir Fernandes Wagner Oliveira do Espirito Santo Waldecir Paula Lima

Gustavo Allegretti João Aylton Figueira Junior

OS PRIMEIROS PASSOS EM FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: BIOENERGÉTICA, CARDIORRESPIRATÓRIO E GASTO ENERGÉTICO

2019

Comissão Especial da Coleção Literária 20 anos da Instalação do CREF4/SP Responsáveis, junto a diretoria do CREF4/SP, pela avaliação, aprovação e revisão técnica dos livros Prof. Dr. Alexandre Janotta Drigo (Presidente) Profa. Ms. Érica Beatriz Lemes Pimentel Verderi Prof. Dr. Miguel de Arruda

Editora

Revisão

Malorgio Studio

Cecília Hamm

Coordenação editorial

Imagens de capa

Paolo Malorgio

Freepik.com

Capa

Projeto gráfico e diagramação

Felipe Malorgio

Rodrigo Frazão

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Agência Brasileira do ISBN - Bibliotecária Priscila Pena Machado CRB-7/6971

Copyright © 2019 CREF4/SP Todos os direitos reservados. Conselho Regional de Educação Física da 4a Região - São Paulo Rua Líbero Badaró, 377 - 3o Andar - Edifício Mercantil Finasa Centro - São Paulo/SP - CEP 01009-000 Telefone: (11) 3292-1700 crefsp@crefsp.gov.br www.crefsp.gov.br

Sumário Apresentação ..............................................................................................................7 Fisiologia do exercício ..............................................................................................9 Conceituando uma linda área de estudo? .......................................................9 Metabolismos: aeróbico e anaeróbico .................................................................13 Vias metabólicas ................................................................................................13 Macronutrientes associados aos metabolismos ............................................20 Carboidratos ....................................................................................................20 Gordura ...........................................................................................................23 Proteínas.........................................................................................................26 Fisiologia cardiorrespiratória aplicada ao esforço ............................................33 O que é VO2?.....................................................................................................33 Função respiratória (pulmonar) .......................................................................34 Transporte de oxigênio ....................................................................................35 Transporte de dióxido de carbono ...................................................................36 O que é VO2 máximo? VO2 máximo absoluto e relativo tem diferença? VO2 máximo vs. VO2 pico? .........................................................................36 Fatores determinantes VO2 máximo? .............................................................38 Fatores limitantes do VO2 máximo? ...............................................................41 Consumo de oxigênio pós o esforço e taxas metabólicas basal e de repouso ...47 Taxa metabólica de repouso e taxa metabólica basal ...................................47 Consumo de oxigênio pós-esforço ..................................................................49 Termorregulação & alterações hormonais durante o exercício ......................53 Homeostasia .......................................................................................................53 Retroalimentação ...............................................................................................54 Regulação da temperatura corporal ...............................................................55

Avaliação do VO2 máximo ...................................................................................61 Limiar aeróbico e anaeróbico...........................................................................62 Avaliação do VO2 máximo sem teste de esforço físico ...............................63 Avaliação do VO2 máximo com testes de campo ........................................66 Avaliação do VO2 máximo (preditor) com testes com ergômetros (máximos e submáximos) .............................................................................68 Protocolo de ellestad estimativa do consumo de oxigênio ...............................69 Protocolo de velocidade do consumo de oxigênio máximo .............................69 Protocolo de ãstrand ........................................................................................70 Prescrição do exercício utilizando os valores do teste de esforço ..............73 Gasto calórico vs exercício.....................................................................................85 Consumo de oxigênio e mensuração da produção de energia ...................85 Equivalência metabólica de trabalho (met) ...................................................88 Referências bibliográficas ........................................................................................95

Apresentação

Esta é a segunda coleção literária que o Conselho Regional de Educação Física da 4ª Região - CREF4/SP lança, dessa vez para comemorar os 20 anos da sua instalação. O fato histórico de referência é a Resolução 011 de 28 de outubro de 1999, publicada pelo CONFEF, que fixou em seis, o número dos primeiros CREFs e, entre eles, o CREF4/SP, com sede na cidade de São Paulo e jurisdição em nosso Estado. Nesse momento, remeto-me à luta que antecedeu essa conquista, e que se iniciou com a “batalha” pela regulamentação de nossa profissão, marcada pela apresentação do Projeto de Lei nº 4.559/84, mas que somente foi efetivada pela Lei 9.696/98, passados 14 anos do movimento inicial no Congresso Nacional. Logo após essa vitória histórica, a próxima contenda foi a de atender aos requisitos estabelecidos pelas normas do CONFEF para a abertura de nosso Conselho, que à época exigia o registro de 2 mil profissionais. Com muito orgulho me lembro da participação de minha cidade natal - Rio Claro - neste contexto, por meio do trabalho iniciado pelo Prof. José Maria de Camargo Barros, do Departamento de Educação Física da UNESP. Vários professores e egressos dos Cursos se mobilizaram para inscreverem-se e buscarem novas inscrições em nossa cidade, tarefa na qual me incluí, tendo número de registro 000200-G/SP. Atualmente o CREF4/SP é o maior Conselho Regional em número de registrados, com uma sede que, além de bem estruturada, está bastante acessível aos Profissionais que se direcionam para a capital, estando próximo às estações de metrô São Bento e Anhangabaú. Também conta com a Seccional de Campinas bem aparelhada e atuante em prol da defesa da sociedade e atendimento aos Profissionais de Educação Física. Tudo isso demonstra que esses 20 anos foram de muito trabalho e empenho para a consolidação de nossa profissão, e assim destaco a força de todos os Conselheiros do passado e do presente e dos valorosos empregados que ajudaram a construir esta realidade.

Por isso insistimos em comemorar, agora os 20 anos do CREF4-SP, oferecendo aos Profissionais de Educação Física, aos estudantes, às instituições de formação superior, bibliotecas e à sociedade uma nova Coleção Literária composta de 20 obras, uma para cada ano do aniversário. Buscamos permanecer “orientando o exercício profissional, agindo com excelência, justiça e ética”, uma das missões de nosso Conselho. Enquanto Presidente do Conselho Regional de Educação Física da 4ª Região (CREF4/SP) apresento a Coleção Literária em Comemoração aos 20 Anos da Instalação do CREF/SP, composta por livros que procuraram acolher as necessidades do campo profissional, atendendo o quesito de diversificação de contextos e de autores, priorizando temas inéditos em relação ao que vem sendo produzido por este Conselho. O faço na esperança de que os Profissionais de Educação Física leitores dessas obras demostrem o mesmo empenho e amor pela profissão que seus próprios autores dedicaram, oferecendo seu tempo e cedendo os direitos autorais dessa edição, tanto em relação ao livro físico quanto à versão digital de forma voluntária. Com esse gesto entram em conformidade com os pioneiros do CREF4/SP que assim o fizeram, e de certa forma ainda fazem, afinal não é por acaso que nosso lema atual é: “Somos nós, fortalecendo a profissão!” Parabéns para nós Profissionais de Educação Física do Estado de São Paulo.

Nelson Leme da Silva Junior Presidente do CREF4/SP

Fisiologia do exercício

Conceituando uma linda área de estudo? A fisiologia do exercício pode ser entendida como todos os processos fisiológicos que ocorrem no corpo humano durante o esforço (GARBER et al., 2011; SWAIN, 2000). Tais processo fisiológicos exigem do nosso corpo demanda energética de aproximadamente 15-20 vezes acima do valor de repouso. Além da demanda energética, temos os ajustes cardiovasculares, pulmonares, circulatórios e metabólicos como parte desse processo. Dessa forma, o nosso organismo deve ser ajustado rapidamente ao aumento da demanda em curto e médio período de tempo (efeito agudo e efeitos subagudos). Essa exigência em curto e médio período de tempo faz com que o nosso organismo torne alguns desses mecanismos fisiológicos mais eficientes ao longo do tempo (efeito crônico) (HAWLEY et al., 2014; SWAIN, 2000). Tanto os efeitos agudos/subagudos quanto os efeitos crônicos estão associados ao tipo de esforço realizado. A atividade física pode ser definida como qualquer gasto energético acima do repouso em função da contração muscular. Dessa forma, podemos entender que qualquer movimento muscular gera gasto calórico acima de valores de repouso, por exemplo, limpar a casa exige uma demanda de energia (gasto calórico) acima do valor de repouso. No entanto, quando pensamos em atividade física frequentemente associamos aos exercícios. Contudo, por definição, exercícios são atividades programadas, sistematizadas com metas e objetivos pré-estabelecidos (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016). Quando falamos de metas e objetivos dos exercícios estamos falando indiretamente da prescrição, que podemos definir como manipulação das variáveis de volume e intensidade a fim de atingir as metas e os objetivos. Por exemplo, quando perguntamos a um indivíduo que está acima do peso corporal ideal qual é o seu objetivo, o mesmo responderá que o seu

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

objetivo é reduzir o seu peso corporal e sua meta (a ser alcançada) será de, por exemplo, 10 kg. Dessa forma, devemos manipular de forma correta as variáveis de volume e intensidade para alcançarmos a meta do indivíduo e, consequentemente, seus objetivos. Parece fácil realizar a prescrição do exercício agora que sabemos a meta e o objetivo do indivíduo, mas qual exercício o indivíduo deve realizar para alcançar mais rápido sua meta? A resposta é bem simples: todos os exercícios podem ser prescritos para alcançar essa meta. O motivo para essa resposta ser bem simples está no fato que todos os exercícios podem ser prescritos, pois o importante nesse momento não é o tipo de exercício associado ao metabolismo, a execução mecânica do movimento e/ou aos benefícios musculares que os exercícios podem acarretar. Todos os exercícios podem ser prescritos, pois o que os diferenciam na prescrição será a dose-resposta, e não o tipo do exercício. A dose-resposta do exercício pode ser definida como a manipulação das variáveis (volume, frequência e intensidade) para um determinado objetivo e meta (LOPES et al., 2017; SCHOENFELD et al., 2014; SCHOENFELD; OGBORN; KRIEGER, 2017). Portanto, quando um indivíduo vai ao médico e se queixa de dor de garganta, o médico examina e prescreve o tratamento, por exemplo, 75mg de anti-inflamatório de 8h em 8h durante 7 dias. O médico acabou de realizar uma prescrição de dose e reposta a uma enfermidade, para a qual 75mg representa a intensidade do medicamento, 8h em 8h a frequência e 7 dias a duração do tratamento, ou seja, intensidade, frequência e volume. No caso do Profissional de Educação Física, quando um indivíduo está acima do peso corporal devemos então prescrever exercício, mas o exercício em si não é o fator determinante para alcançar os objetivos e as metas. O fator determinante será a dose e a resposta que será aplicada àquele indivíduo. Nesse contexto, os exercícios podem ser diferentes em relação à sua execução, ao material utilizado e até ao seu objetivo e meta, mas, por outro lado, podem exigir demandas fisiológicas iguais. Por exemplo, esteira (andar ou correr), bicicleta ou elíptico, são exercícios com características de movimentos diferentes, mas geram ajustes fisiológicos semelhantes caso sejam realizados com a mesma dose e para os mesmos objetivos e metas. Portanto, quando falamos em exercícios devemos levar em consideração suas variáveis de volume, frequência e intensidade. Dessa forma, um indivíduo pode emagrecer realizando frequência de treinamento de 2 vezes na semana, andando na esteira à 6 km/h durante 1 hora, mas também pode realizar a mesma frequência semanal de 2 vezes por semana, mas ao invés de andar ele correrá à 12 km/h durante 30 minutos. A pergunta será: qual dessas prescrições podem levar o indivíduo a alcançar

Fisiologia do exercício

seus resultados mais rapidamente? Com certeza, nesse momento muitos devem ter pensado na segunda opção (correr à 12 km/h durante 30 minutos) em comparação com a primeira opção (andar à 6 km/h durante 1 hora). Ficarão surpresos ao dizer que ambas as prescrições, correr à 12 km/h durante 30 minutos ou andar à 6 km/h durante 1 hora, tem a mesma dose-resposta. Portanto, o produto final será de ambos será de 6 km percorridos e a longo prazo o resultado será o mesmo associado ao emagrecimento e gasto calórico do indivíduo, por exemplo. É provável que muitos ainda devem estar se questionando, como seria possível duas prescrições tão diferentes em relação ao volume e intensidade trazerem os mesmos resultados. Como mencionado inicialmente, o importante não é o exercício, ou uma variável isolada e sim a combinação das variáveis que determinará o resultado final. Dessa forma, andar a 6km/h durante 1 hora ou correr o dobro de velocidade da primeira prescrição (à 12 km/h) na metade do tempo, ou seja, 30 minutos trará os mesmos resultados. Qual é o melhor exercício para desenvolver força muscular para o músculo do peitoral? Muitos alunos/praticantes responderão afirmando que é o exercício supino reto. Então qualquer pessoa deitada em um banco reto segurando um cabo de vassoura para realizar o movimento articular do exercício supino reto desenvolveria o peitoral? A resposta com certeza é não, pois será necessária uma sobrecarga adequada para desenvolver esse grupo muscular. Portanto, o exercício não é o fator determinante, e sim a dose-resposta do exercício que será determinante para alcançar as metas e objetivos desejados. Ainda nesse contexto, existe grande discussão em relação ao emagrecimento associado a correr na esteira, correr na rua, ciclo ergômetro, subir escada, elíptico entre outros exercícios disponíveis em academias de todo o mundo. Seguindo a ideia de que o exercício não é o determinante, o exercício que mais auxilia no emagrecimento será aquele através do qual a dose-resposta for maior e não o tipo de exercício. Outro aspecto importante nesse processo de ajuste fisiológico e dose-resposta do exercício é a demanda enérgica. Para manter a demanda energética adequado para o exercício, o nosso organismo utiliza diversos alimentos que contêm nutrientes com funções biológicas que serão transformados em substratos energéticos para o trabalho celular (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016). Dessa forma, podemos definir o trabalho celular como o metabolismo de todas as células. O corpo humano utiliza material orgânico como carboidratos, proteínas e gorduras (macronutrientes) e transforma seus substratos glicose, aminoácidos e triacilglicerol em energia química para ser utilizado pela célula sempre que

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

necessário, como por exemplo, para realizar contrações musculares, ou simplesmente para manter funcionando o nosso organismo durante o período de baixo esforço e repouso. Todos os alimentos e seus substratos energéticos são transformados pelo nosso organismo em uma única moeda energética quimicamente chamada de adenosina trifosfato – ATP (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MACDOUGALL et al., 1998; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; ROBERGS, 2004). O motivo para que o nosso organismo faça isso é muito simples: se o organismo tivesse que, a todo momento, processar diversas moedas enérgicas diferentes haveria uma grande confusão e isso tornaria nosso organismo muito lento. Seria a mesmo que se chegassem em uma loja de conveniência vários estrangeiros para comprar uma garrafa de água, mas cada um desejasse pagar com sua moeda de origem ao invés da moeda local. O vendedor teria que ter diversas moedas de diferentes países para fornecer o troco adequadamente. Portanto, daqui em diante discutiremos como o nosso organismo ressintetiza o ATP gasto durante o trabalho celular conhecido como metabolismo (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

Vias metabólicas Para melhor compreendermos o metabolismo, devemos compreender princípios básicos da bioenergética e das vias metabólicas. Em repouso, em atividade, durante o sono ou acordado é preciso energia para manter as funções corporais. No entanto, quando praticamos atividades físicas, os músculos precisam de energia para gerar a força que produz os movimentos corporais. Dessa forma, os nutrientes orgânicos consumidos na forma de alimentos constituem as principais fontes de energia (combustível) que abastecem o corpo humano. As fontes de energia consumidas na forma de alimentos (nutrientes) são convertidas em substratos, possibilitando assim que o organismo absorva compostos orgânicos e que as células do nosso corpo os transformem em energia química por meio das vias metabólicas, que será utilizada pelo nosso corpo para manutenção do metabolismo ou gerar energia necessária para qualquer atividade física (MACDOUGALL et al., 1998; PARRA et al., 2000; GASTIN, 2001; ROBERGS et al., 2004; HUG et al., 2005; BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; VOLP et al., 2011). O processo químico de conversão do alimento em energia é denominado em bioenergética. Esse processo é similar em muitos aspectos ao uso de qualquer fonte de energia como por exemplo carvão ou gasolina para fornecer energia a uma máquina em funcionamento. No corpo humano, quando os substratos energéticos (glicose, ácido graxo e aminoácido) dos macronutrientes (carboidrato, gordura e proteínas) são quebrados, liberam energia contidas em suas ligações químicas tornando-a em energia mecânica, resultando nas contrações musculares (GASTIN, 2001; ROBERGS et al., 2004; HUG et al., 2005; BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; VOLP et al., 2011).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Conforme mencionamos ao final do capitulo I, todos os substratos energéticos (glicose, triacilglicerol e aminoácido) são transformados em uma única moeda enérgica aceita por todo nosso organismo chamada adenosina trifosfato (ATP) (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MACDOUGALL et al., 1998; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; ROBERGS, 2004). Nosso organismo, com objetivo de facilitar os processos metabólicos, criou uma única moeda identificada por ATP. A adenosina trifosfato contém ligações ricas em energia de uma adenina e ribose a três fosfatos. Cada vez que o nosso organismo consegue quebrar (hidrolisar) 1 ATP, o mesmo liberará essa energia química armazenada em suas ligações. Temos uma pequena quantidade de ATP intracelular que corresponde a aproximadamente 20 mmol/kg/músculo. Portanto, o nosso organismo deve encontrar uma forma de realizar ressíntese do ATP que foi depletado pela demanda energética (ROBERGS, 2004). Contudo, para que algumas reações químicas aconteçam e produzam ATP é necessária quantidade suficiente de oxigênio. Quando temos disponibilidade suficiente de oxigênio, obtemos energia pelo metabolismo aeróbico. No entanto, ainda é possível produzir ATP mesmo quando não houver quantidades suficientes de oxigênio. Dessa forma, quando a produção de ATP ocorrer sem a presença de oxigênio o metabolismo é anaeróbico. O metabolismo anaeróbico pode ser subdividido em dois: alático e lático (GASTIN, 2001; JUEL et al., 2004; ROBERGS et al., 2004; HUG et al., 2005; BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006). A primeira via metabólica faz parte do metabolismo anaeróbico, ou seja, sem a presença suficiente de oxigênio para gerar energia. Outro fator interessante é que essa via metabólica também é conhecida como alático, ou seja, não forma lactato como subproduto final. Portanto, o nosso organismo utiliza a via chamada ATP-CP ou sistema fosfagênio como primeira via energética com objetivo de ressintetizar ATP. Para que isso ocorra, essa via utiliza a fosfocreatina (Creatina + Fosfato inorgânico – CP + Pi) armazenada dentro do músculo em pequenas quantidades de aproximadamente 80 mmol/kg/músculo, e, por meio da enzima creatinaquinase, depleta a fosfocreatina liberando seu fosfato rico em energia e ressintetizando o ATP utilizado (ADP ATP) (GASTIN, 2001; CROWTHER et al., 2002; LEBLANC et al., 2004; ROBERGS et al., 2004; MEIRELLES et al., 2004; GRASSI, 2005; HUG et al., 2005; BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; SCOTT, 2011b).

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

Figura 1 Sistema Fosfagênio (ATP-CP)

Fonte: adaptado de (POWERS; EDWARD, 2014).

Nosso organismo não é capaz de armazenar grandes quantidades de creatina fosfato no músculo, invariavelmente somos capazes de manter o esforço por aproximadamente 10-15 segundos com predominância dessa via metabólica. Dessa forma, essa via metabólica sustenta atividades de alta intensidade e curta duração, por exemplo, prova de 100 metros no atletismo, levantamento de peso olímpico, 50 metros na natação entre outras (BUITRAGO et al., 2013; CHRISTOPHER B. SCOTT, 2018; FRY, 2004; MACDOUGALL et al., 1998). A via metabólica seguinte é a chamada de via glicolítica do metabolismo anaeróbico lático, na qual ocorre a formação de lactato como seu subproduto final. Essa via metabólica utiliza o substrato energético glicose (C6-H12-O6) para restaurar o ATP (GRASSI, 2005; MACDOUGALL et al., 1998). Essa via metabólica tem duas fases importantes e distintas, sendo a primeira de investimento de energia e a segunda fase de ganhos “lucro”. Na primeira

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

fase, o nosso organismo investe energia para posteriormente ganhar. Dessa forma, 1 molécula de glicose será inicialmente quebrada em dois gliceroldeído-3-fosfato, e para que isso ocorra, é necessário o investimento de 2 ATPs. Note que a molécula de uma (1) glicose foi dividida em duas, o que será importante para o salto final em ATPs. Após a fase de investimento, iniciamos a fase mais importante do ciclo que são os “lucros”. Dessa forma, a partir de cada molécula de gliceroldeído-3-fosfato teremos 2 moléculas de piruvato e durante esse processo metabólico serão produzidos 2 ATPs por gliceroldeído-3-fosfato. Como cada 1 molécula de glicose gera 2 gliceroldeído-3-fosfato, então o saldo final será de 4 ATPs (CROWTHER et al., 2002; ROBERGS, 2004).

Figura 2 Cascata metabolica via Glicolíca

Fonte: adaptado de (POWERS; EDWARD, 2014).

A via metabólica glicólica não rende muitos ATPs, ou seja, ao final de seu processo metabólico temos o saldo de apenas 2 ATPs, pois utilizamos 2 ATPs para iniciar o ciclo na fase de investimento. Portanto, ao final do ciclo o saldo de 4 ATPs na verdade será de 2 ATPs. Mas a via glicolítica faz outro papel muito importante, gerando alguns NADH. O NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo) são carregadores de elétrons (energia), que

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

têm um papel importante no final do processo metabólico. Portanto, a via glicolítica gerou poucos ATPs (2 ATPs), mas gerou também 2 NADH e 2 Piruvatos (C3-H4-O3). Podemos notar que essa via também gera pouca energia (2 ATPs) por molécula de glicose. Dessa forma, essa via metabólica sustenta atividades de curta duração, mas por outro lado, em alta intensidade (MACDOUGALL et al., 1998; PARRA et al., 2000; CROWTHER et al., 2002; ROBERGS et al., 2004; GRASSI, 2005; HUG et al., 2005; BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006). A via metabólica seguinte é a que gera a maior quantidade de ressíntese de ATP e faz parte do metabolismo aeróbico por utilizar o oxigênio disponível para gerar energia. Essa via é conhecida via oxidativa e/ou cadeia respiratória e está associada ao ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; ROBERGS, 2004). A partir de cada piruvato, quando há oxigênio suficiente presente, seguimos para o metabolismo conhecido como aeróbico. Quando falamos em presença suficiente de oxigênio, entende-se como quantidade adequada de oxigênio chegando na célula muscular. Dessa forma, o oxigênio que respiramos durante o exercício está tendo tempo hábil entre captação, consumo e absorção. Para que isso aconteça, o exercício não pode ser de alta intensidade, mas, por outro lado, pode ser de longa duração (BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; FURBER et al., 2017; GASTIN, 2001; GRASSI, 2005; HUG et al., 2005; JUEL, 2003; KAPLAN, 2001; LEBLANC et al., 2004; ROBERGS, 2004). Seguindo o ciclo a partir de cada piruvato, com a presença de oxigênio o piruvato entra no ciclo de reações químicas dentro da matriz mitocondrial chamado ciclo de Krebs (homenagem ao fisiologista que o descobriu, Hans Krebs), no qual o piruvato será oxidado (perderá energia) gerando muitos 4 NADH, 1 FADH (flavina adenina dinucleotídeo, carregador de elétron, mas com menor capacidade em comparação ao NAD) e 1 ATP (1 GTP, gonina trifosfato, mas o nosso organismo converte rapidamente a gonina em adenina). Além disso, serão retiradas do nosso organismo 3 moléculas de carbono por meio da respiração pulmonar eliminando dióxido de oxigênio (CO2) de cada piruvato (C3-H4-O3). O metabolismo anterior gerou 2 piruvatos, e, dessa forma, teremos o saldo final de 8 NADH, 2 FADH e 2 ATPs. Notem que o ciclo de Krebs gerou poucos ATPs (apenas 2), mas, por outro lado, oxidou por completo a molécula de glicose e gerou muita energia contida agora nos NADH e FADH (BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; FURBER et al., 2017; GASTIN, 2001; GRASSI, 2005; HUG et al., 2005; JUEL, 2003; KAPLAN, 2001; LEBLANC et al., 2004; ROBERGS, 2004).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 3 Ciclo de krebs

Fonte: adaptado de (POWERS; EDWARD, 2014; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Essa energia contida nos NADH e FADH serão atraídas pelo oxigênio dentro da matriz mitocondrial e liberadas entre as membranas interna e externa da mitocôndria por meio do complexo ubiquinona I, II, III, IV, carregador fosfato e enzima ATP sintetase (em alguns livros ATP sintetase). O NADH e o FADH liberam sua energia e com isso a enzima ATP sintetase será acionada ressintetizando o ADP ao juntar 1 fosfato inorgânico (Pi). Cada NADH pode ressintetizar aproximadamente 2,5 ATPs e o FADH 1,5. Dessa forma, o saldo total de ATPs ressintetizado por meio metabolismo aeróbico será de aproximadamente 32 ATPs (Figura 4) (BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; FURBER et al., 2017; GASTIN, 2001; GRASSI, 2005; HUG et al., 2005; JUEL, 2003; KAPLAN, 2001; LEBLANC et al., 2004; ROBERGS, 2004).

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

Figura 4 Local onde ocorre a cadeia respiratório e onde estão localizados os complexos ubiquinona e a enzima ATP sintetase

(a)

(b) Fonte: POWERS; EDWARD (2014).

A cadeia respiratória só acontecerá quando houver a presença de oxigênio suficiente para a demanda energética do exercício. Quando isso não acontecer, o piruvato será transformado em lactato (aceitando dois elétrons do NADH, tornando-se NAD novamente e podendo auxiliar o reinício do metabolismo a partir de outra molécula de glicose). Esse processo metabólico é conhecido como fermentação lática. A enzima lactato desidrogênase (LSH) é responsável pela conversão do piruvato para lactato. As fibras subjacentes do tipo I contêm enzima LDH. É possível tornar o lactato de volta a piruvato e de piruvato volta a ser glicose. Quando o lactato entra na corrente sanguínea, chegando até o fígado e iniciando assim o ciclo conhecido como ciclo de Cori, no qual, converte o lactato em glicose novamente, podendo armazenar a glicose na forma de glicogênio hepático ou liberar a glicose para o sangue se os níveis glicêmicos estiverem baixos (BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006; FURBER et al., 2017; GASTIN, 2001; GRASSI, 2005; HUG et al., 2005; JUEL, 2003; KAPLAN, 2001; LEBLANC et al., 2004; ROBERGS, 2004).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 5 Formação e remoção de lactato

Fonte: adaptado de (POWERS; EDWARD, 2014).

Macronutrientes associados aos metabolismos Carboidratos Podemos notar que até o momento a ressíntese de ATP foi realizada por meio do carboidrato que tem como substrato energético a glicose (C6-H12-O6). Os carboidratos são encontrados em três formas: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são as formas mais simples de açúcares, por exemplo, glicose, frutose, galactose. Os dissacarídeos correspondem à associação de dois monossacarídeos, por exemplo, glicose + glicose = maltose, frutose + glicose = sacarose (açúcar de mesa). A principal diferença entre o monossacarídeo e o dissacarídeo está no fato que o dissacarídeo deve ser degradado antes de ser absorvido pelo organismo. Os polissacarídeos são compostos por 3 ou mais monossacarídeos, como, por exemplo, amido, graus, fibras, celulose. (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; ASCENSÃO et al., 2003; GRASSI, 2005; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016). A absorção de cada grupo de carboidrato é diferente e alteram a velocidade da sua biodisponibilidade. Os monossacarídeos, embora o trato digestivo possa assimilá-los após sua a absorção, na maioria das vezes são convertidos

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

pelo fígado em glicose. Os dissacarídeos e os polissacarídeos são degradados em monossacarídeos antes de serem absorvidos (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; CHANCE et al., 2006; GRASSI, 2005; HAWLEY et al., 2014; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016). O principal motivo para que o metabolismo prefira a utilização dos carboidratos (glicose) para fornecer energia para nosso organismo está na relação associada a biodisponibilidade e o armazenamento (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; CHANCE et al., 2006; HAWLEY et al., 2014). O nosso organismo é capaz de armazenar glicose na forma de glicogênio (polissacarídeo com moléculas de glicose) no músculo e no fígado, além da quantidade de glicose circulante no sangue (glicemia). Existe diferença entre o glicogênio dos músculos e do fígado em relação a sua biodisponibilidade. No fígado, o objetivo do estoque de glicogênio será restaurar os níveis normais de glicose no sangue (glicemia sérica). No músculo “mais egoísta” a depletação do glicogênio em glicose-6-fosfato será imediatamente utilizada pelo próprio músculo (em atividade) como substrato para iniciar a via metabólica glicolítica que vimos no capítulo anterior. Portanto, a quebra do glicogênio intramuscular não ocorre para restabelecer os níveis apropriados de glicose no sangue, deixando esse trabalho para o glicogênio armazenado no fígado, ou seja, o glicogênio hepático (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; CHANCE et al., 2006; HAWLEY et al., 2014).

Figura 6 Utilização da glicose e do glicogênio muscular

Fonte: adaptado de (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

A ingestão adequada de carboidrato é importante para a manutenção do exercício, pois em aproximadamente 1h de exercício o estoque de glicogênio hepático pode reduzir em 55% e após 2h de exercício extremo o glicogênio muscular e hepático esgotam quase por completo. Além disso, em exercícios prolongados, por exemplo maratona, o carboidrato é o substrato metabólico para atender as necessidades energéticas para atividade física (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; CHANCE et al., 2006; HAWLEY et al., 2014). Dessa forma, o correto fornecimento de substrato energético pode reduzir ou postergar a fadiga gerado pelo exercício. A depletação do glicogênio está relacionada com fadiga, a conversão da glicose em ATP pelo músculo é quase duas vezes mais rápida quando comparado com outros macronutrientes (proteínas e gorduras). Quando a glicemia está baixa e os estoques de glicogênios muscular estão terminando, o ritmo de uma corrida, por exemplo, é reduzir e aumenta a participação da gordura no metabolismo de energia. Além disso, o uso de glicose sanguínea priorizando os músculos em atividade reduz a função do sistema nervoso central, gerando maior estado de fadiga central, concomitantemente ao aumento da dependência das fibras musculares do tipo II (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; CHANCE et al., 2006; FRY, 2004; GRASSI, 2005; HAWLEY et al., 2014; PARRA et al., 2000). Vale ressaltar que o consumo de carboidratos deve ser adequado à demanda energética do exercício. Por exemplo, vários indivíduos estão treinados para uma corrida com a distância de 5 km. Seguiram as orientações básicas de consumo de carboidrato referente à demanda desse exercício. Na tentativa de melhorar todos os aspectos de sua preparação para a corrida, um indivíduo estava consumindo muito carboidrato. Os outros indivíduos do grupo não tinham certeza, e ao verificarem com o departamento de fisiologia e lerem alguns estudos sobre o assunto, constataram que, devido à curta distância, o carboidrato adicional armazenado não seria de fato necessário, além de cada grama de glicogênio são armazenados 5 gramas de água. Portanto a sobrecarga de carboidrato não seria benéfica (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; CHANCE et al., 2006; FRY, 2004; GRASSI, 2005; HAWLEY et al., 2014; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MACDOUGALL et al., 1998; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; PARRA et al., 2000).

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

Gordura Outros macronutrientes podem fornecer energia para os processos metabólicos, como, por exemplo, a gordura e seu substrato energético chamado de triacilglicerol, e a proteína por meio dos aminos ácidos (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; ROBERGS, 2004). A gordura pode ser armazenada no corpo por meio do tecido adiposo (adipócitos). A grande vantagem da gordura em comparação aos outros macronutrientes está no fato do seu grande fornecimento de energia. Outra vantagem é que a gordura é hidrofóbica, portanto, não carrega água em sua molécula tornando-a mais leve. Dessa forma, 0,450 kg exigiria 2,7 kg de glicogênio para fornecer a mesma quantidade de energia (ARAGON; SCHOENFELD, 2013; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016). A gordura pode ser classificada em saturada, de origem animal (o que pode aumentar o colesterol ruim - LDL). Ela contém quantidade máxima de hidrogênios, e não apresenta ligações duplas entre os carbonos. Também pode ser classificada em insaturada, de origem vegetal (pode diminuir o colesterol ruim - LDL). Não apresenta a quantidade máxima de hidrogênios e apresenta pelo menos 1 ligação dupla entre os carbonos, sendo suas subclassificações: monoinsaturados, que apresentam pelo menos 1 ligação dupla, e poli-insaturados, com mais de 1 ligação dupla entre os carbonos (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; ARAGON; SCHOENFELD, 2013; ASCENSÃO et al., 2003; SILVA, 2014).. Quando os estoques de glicogênio hepático e muscular estão baixos, o organismo utilizará os estoques de gordura armazenadas nos adipócitos. Por meio do hormônio sensível lipase, ocorrerá a lipólise (catabolismo), a quebra do triacilglicerol liberando ácidos graxos livres. Cada molécula de triacilglicerol carrega 3 moléculas de acil (ácido graxo) unidos por um glicerol. Ao sensibilizar ocorrerá a separação dessas moléculas. O glicerol é facilmente convertido em di-hidroxiacetona fosfato, que é a reação intermediária da glicólise. Dessa forma, o glicerol, após ser convertido em di-hidroxiacetona fosfato pode ser metabolizada pelo organismo em glicose ou piruvato e seguir para a cadeia respiratória.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 7 Destino metabolico do glicerol após à desassociação da molecula de triacilglicerol

Fonte: adaptado de (Robergs et al., 2004; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Figura 8 Via metabolica glicolitica: di-hidroxiacetona fosfato

Fonte: adaptado de (Robergs et al., 2004; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

Já o ácido graxo deverá ser beta oxidado. A beta oxidação é o nome do processo metabólico que é dado para a metabolização da gordura transformando em energia. O ácido graxo, uma vez livre, é direcionado para dentro da mitocôndria. No entanto, ele não é capaz de atravessar a camada bilipídica da membrana mitocondrial. A enzima carnitina acil transferase auxilia a passagem do ácido graxo para dentro da matriz mitocondrial (Figura 9) (SAMPSON; GROELLER, 2016). Uma vez dentro da matriz mitocondrial o ácido graxo será oxidado, retirada a cadeia carbônica de 2 em 2 e formado 1 acetil-CoA, 1 NADH e 1 FADH. Por exemplo, o ácido palmítico contém 16 carbonos (C16-H32-O2), ao ser separado de 2 em 2 pela beta oxidação teremos 7 voltas na beta oxidação e a produção de 8 acetil-CoA, 7 NADH e 7 FADH. Cada acetil-CoA da beta oxidação, seguirá para o ciclo de Krebs, que produzirá mais 3 NADH, 1 FADH e 1 ATP por acetil-CoA. Portanto, os 8 acetil-CoA produzidos do ácido palmítico produzirão um total de 31 NADH, 15 FADH, 8 ATPs. Cada NADH vale 2,5 ATPs, FADH 1,5, ou seja, teremos ao final da beta oxidação aproximadamente 108 ATPs a partir uma 1 molécula de ácido graxo (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; ARAGON; SCHOENFELD, 2013; ASCENSÃO et al., 2003; ROBERGS, 2004; SILVA, 2014).

Figura 9 Carnitina Acil transfere-se auxiliando a entrada do ácido graxo na matriz mitocondrial

Fonte: POWERS; EDWARD (2014).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

É necessário estar atento ao fato de que uma pequena quantidade de gordura (ácido graxo) é capaz de gerar muita energia (aproximadamente 108 ATPs). Dessa forma, muitos estudos discutem a relação do tempo em exercício em baixa intensidade, quando a quantidade de oxigênio é suficiente para ficar predominantemente no metabolismo aeróbico e com isso oxidar gordura. Por outro lado, pouco se discute em relação à quantidade de energia que 1 molécula de gordura é capaz de fornecer. Não adianta realizar exercícios de longa duração com predominância do metabolismo aeróbico, com objetivo de metabolizar gordura, porque poucas moléculas de triacilglicerol são capazes de fornecer grandes quantidades de energia (~ 106 ATP). Lembrando que o triacilglicerol deverá ser sensibilizado por hormônios (ex. hormônio sensível a lipáse), sendo divididas em 3 moléculas de ácidos graxos e muito provavelmente apenas algumas dessas moléculas de ácidos graxos serão realmente beta oxidadas e produziram quantidade enorme de energia, suficiente para mais de 1 hora de exercício. Dessa forma, pouca quantidade de gordura é capaz de fornecer muita energia dificultando assim a redução do tecido adiposo somente pela realização de exercícios com predominância no metabolismo aeróbico (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; ARAGON; SCHOENFELD, 2013; FIELDING et al., 2018; LANZA; SREEKUMARAN, 2009; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016). Proteínas Além da gordura e do carboidrato, e proteína também fornece energia quando depletada para gerar ATP. A proteína pode ser encontrada em alimentos de origem animal, por exemplo, carne e de origem vegetal, como soja, grão-de-bico, entre outros. A proteína não é armazenada no organismo para posteriormente ser utilizada como energia semelhante ao carboidrato (glicogênio hepático e muscular) e a gordura (tecido adiposo). Por outro lado, temos proteínas encontradas no tecido muscular que podem e serão utilizadas (proteólise muscular) como fonte de energia quando outros estoques de energia, por exemplo, a glicose estiverem baixos. O organismo utilizará aminoácido para fornecer energia nos seguintes casos: 1. dietas hipocalóricas extremas - os aminoácidos são captados inclusive dos músculos para serem metabolizados e fornecer energia; 2. ingestão incomumente elevada de proteínas - ocasiona o maior uso e proteínas na produção de energia; 3. dietas típicas (carboidratos, gorduras e proteínas) - apenas um pouco dessa proteína é usada na produção de energia;

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

4. enzima capaz de degradar aminoácido são chamadas de proteases encontradas no músculo; 5. o exercício pode auxiliar a redução de gordura e diminuir o metabolismo de proteínas (necessidade musculares); 6. hormônio glicocorticoides estimula a quebra de gorduras e proteínas para produção de açúcar. O principal é o cortisol secretado quando estiver em estado de estresse, fuga e luta (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; ARAGON; SCHOENFELD, 2013; FIELDING et al., 2018; KAPLAN, 2001; LANZA; SREEKUMARAN, 2009; NINDL et al., 2009). Portanto, as proteínas substratos aminoácidos podem ser utilizados para gerar compostos não nitrogenados, por exemplo: glicose, piruvato, ∂-cetoglutarato. Dessa forma, quando oxidados geram ATP, mas para isso será necessário a retirada do grupo amina dos aminoácidos, pois a amina é amônia tóxica para o organismo. A amônia deverá ser convertida em ureia e eliminada na urina. Os aminoácidos são compostos orgânicos formados por carbono, hidrogênio e oxigênio como a glicose e o ácido graxo. Todos os aminoácidos têm estrutura semelhante sendo: 1 hidrogênio central ligado a 1 carbono; grupo amina: 1 nitrogênio associado a 2 hidrogênios; grupo ácido: 1 carbono associado a 1 hidrogênios e 2 oxigênios com 1 ligação dupla; cadeia lateral: única de cada aminoácido, distingue aproximadamente mais de 20 diferentes (Figura 10).

Figura 10 Aminoácido Alanina Cadeia Lateral

H H C H Cadeia Amina

H N

Cadeia Ácido

O C O H

H H Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Devido ao grupo amina ser tóxico quando isolado na forma de amônia, a metabolização dos aminoácidos para a retirada do nitrogênio ocorre por meio de dois processos chamados de desaminação e/ou transaminção (Figura 11). Na transaminação ocorre a transferência do grupo amino para outro aminoácido, por exemplo: oxaloacetato, aspartato, argininasuccinato, fumarato, glutamato, sendo a enzima amino transferase que auxilia esse processo. A desaminação acontece no fígado, quando o grupo amina é convertido e eliminado na forma de ureia formando ∂-cetoglutarato (sem a presença do nitrogênio eliminado pela urina) (Figura 11).

Figura 11 Exemplo de transaminação que ocorre no músculo

Fonte: McArdle et al. (2008:38)

O ciclo chamado Alanina-glicose é um bom exemplo de como o aminoácido alanina é convertido em glicose por meio da desaminação no fígado (Figura 12). Além disso, ambos os processos desaminação e transaminação o glutamato será transformado em ∂-cetoglutarato.

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

Figura 12 Ciclo Alanina-glicose exemplo de desaminação que ocorre no fígado Glicose Fígado Glicose NH2 Uréia

Piruvato

Glicogênio Glicose

Glicogênio

Piruvato NH2

Alanina

Aminoácidos

Músculo

Alanina

Alanina Fonte: McArdle et al. (2008:41)

O nosso organismo utilizará os aminoácidos para fornecer energia por vários motivos. Como já mencionado anteriormente, quando as dietas são hipocalóricas ao extremo, os aminoácidos são captados inclusive dos músculos para serem metabolizados e fornecer energia e/ou quando a ingestão está incomumente elevada de proteínas, ocasiona o maior uso e proteínas na produção de energia. Dessa forma, os aminoácidos serão depletados por desaminação e/ou transaminação e utilizados para gerar energia por meio do ciclo de Krebs (Figura 13). Quando um aminoácido é degradado e entra no ciclo de Krebs, exemplo o ∂-cetoglutarato, ao termino da sua volta no ciclo produzirá 1 ATP, 2 HADH e 1 FADH que posteriormente seguirá para a cadeia respiratória e possibilitará aproximadamente 8 ATPs.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 13 Transaminação e desaminação associado ao ciclo de Krebs ∂-cetoglutarato

Glutamato

(perda do grupo amina)

∂-cetoglutarato

Transaminação

ita to cis -

ato et

alo Ox

aspartato

Ac on

∂cetoácido

correspondente (sem o N)

Ureia

NH2

Desaminação

Citrato

lato Isocitrato

arginasuccinato

∂-c

o arat

eto g

cin Suc

lut ara to

il-CoA

Succin

ato

Fum

Fonte: Adaptado de KRAEMER et al.

Os aminoácidos são utilizados em inúmeros processos anabólicos, como sintetizar a proteína ou outros compostos, como hormônios, além de desempenharem papel-chave na regulação metabólica e fisiológica. Portanto, os aminoácidos devem ser preservados para a função estruturar muscular (síntese proteica) e regulação metabólica, evitando assim a sua utilização para obter energia. Dessa forma, a ingestão adequada de outros macronutrientes e a ingestão adequada de aminoácidos evitam o balanço nitrogenado negativo. Por outro lado, quando ocorre a ingestão adequado de aminoácidos, na qual as proteínas ingeridas são proporcionais ou ultrapassam aquelas eliminadas via ureia (nitrogênio) chamamos de balanço nitrogenado positivo. O organismo não consegue elaborar reservas proteicas, portanto, o principal objetivo do balanço nitrogenado positivo é a formação de novos tecidos (principalmente muscular) a partir da proteína adicional. Em resumo, podemos concluir que os macronutrientes são compostos orgânicos que obrigatoriamente contêm carbono em sua estrutura molecular e adicionalmente hidrogênio e oxigênio. Os macronutrientes são carboidratos, proteínas e gorduras. Nosso organismo utiliza os macronutrientes transformando

Metabolismos: aeróbico e anaeróbico

material orgânico em energia química ATP por meio do metabolismo celular. O metabolismo ocorre de duas formas: aeróbica, quando temos a presença de oxigênio ou anaeróbica, sem a presença de oxigênio. As vias metabólicas para ressintetizar ATP iniciam por meio do sistema fosfagênio que restaura ATP utilizado, para isso necessitamos da participação da fosfocreatina armazenada no músculo. A via glicolítica utiliza somente a glicose como substrato energético para ressintetiza ATP. A cadeia respiratória oxida o produto da glicólise (piruvato) por meio do ciclo de Krebs e produz muito energia ao final do ciclo. Por meio da respiração celular é possível oxidar outros macronutrientes como gordura e proteína para auxiliar a demanda energética. A gordura, após ser retirada do tecido adiposo na forma de ácido graxo, será beta oxidado e segue para o ciclo de Krebs entrando na forma de Acetil-CoA. Um ácido palmítico gera, por meio da cadeia respiratória, aproximadamente 106 ATPs. As proteínas são macronutrientes estruturais e reguladores metabólicos, além de auxiliarem na produção hormonal. Dessa forma, devem ser preservados, mas na falta de outros macronutrientes ou ingestão em excesso do mesmo são desaminados ou transaminados e também entram no ciclo de Krebs e podem auxiliar na ressintese de aproximadamente 10 ATPs.

Fisiologia cardiorrespiratória aplicada ao esforço

O que é VO 2? Os sistemas cardíaco, respiratório e circulatório trabalham de forma integrada para fornecer oxigênio ao nosso corpo (músculos e órgãos) adequadamente durante o esforço ou repouso. A sigla VO2 representa o volume de oxigênio consumido durante o repouso ou esforço. O consumo de oxigênio nada mais é do que a utilização do oxigênio pelas mitocôndrias na célula para a produção de energia conforme discutido no capítulo II. Vale relembrar que todas as células do corpo humano são dependentes da presença do O2 para a produção de energia por meio da cadeia respiratória que chamamos de metabolismo aeróbico (ALMEIDA et al., 2011a; DENADAI, 1995a, 1995b, 1996). Dessa forma, podemos definir o VO2 como a capacidade de captar pelos alvéolos pulmonares, realizar a hematose, transportar o oxigênio pelo sangue e utilizar (consumir) nas mitocôndrias por unidade de tempo. Portanto, para que o oxigênio chegue, por exemplo nos músculos, será necessário o trabalho em conjunto de três sistemas (cardíaco, respiratório e circulatório). Além disso, um bom metabolismo muscular será necessário para a utilização do oxigênio de forma eficiente (ALMEIDA et al., 2011a; DENADAI, 1995a, 1995b, 1996). Logo, o sistema cardiovascular realizará a bombeamento e a circulação do sangue oxigenado chamado de sangue arterial. Já nos músculos, a mioglobina transporta o oxigênio para dentro das mitocôndrias, onde ocorrerá a produção de energia por meio da respiração celular (ALMEIDA et al., 2011a; DENADAI, 1995a, 1995b, 1996; SILVA, 2014).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Vale ressaltar que os tecidos que mais consumem oxigênio são cérebro e músculo, mas para que o oxigênio chegue até eles é necessário o trabalho integrado dos sistemas supracitados. Além disso, o consumo de oxigênio é uma capacidade que pode melhorar ou até mesmo piorar ao longo do tempo. Por exemplo, o processo de envelhecimento reduz a capacidade de consumo de oxigênio, a perda da massa muscular, o sedentarismo, entre outras características, e estes são fatores que podem contribuir para a redução da capacidade de consumo de oxigênio (DENADAI, 1995a; GRIES et al., 2018). Por outro lado, por meio de exercício é possível melhorar a capacidade de consumo de oxigênio utilizando treinamentos de características aeróbicas (corridas na esteira ou na rua, caminhadas, ciclo ergômetros, dentre outras) e/ou anaeróbicas (treinamentos com intervalos de alta intensidade podendo ser realizado em esteiras, ciclo ergômetro, treinamento de força popularmente chamado de musculação, dentre outros).

Função respiratória (pulmonar) Na fisiologia a respiração pode ser dividida em dois subgrupos, a respiração pulmonar (ventilação) e respiração celular (difusão). A respiração pulmonar está associada ao processo de respiração propriamente dita e à troca de gases (O2 e CO2) nos pulmões. A respiração celular, também conhecida por difusão, está associada à utilização de O2 e à produção de CO2 pelos tecidos. Dessa forma, o termo ventilação refere-se ao processo mecânico de deslocamento de ar para dentro e para fora dos pulmões. Já a difusão refere-se ao movimento aleatório das moléculas, de uma área de alta concentração para outra de menor concentração. Como a tensão de O2 nos pulmões é maior do que no sangue, o O2 move-se dos pulmões para o sangue e vice-versa. Durante a ventilação (V) a quantidade de gás ventilado por minuto é o produto da frequência respiratória (f) pela quantidade de gás deslocada por respiração (volume corrente – Vc): V = Vc x f. Em um homem de 70 kg, o V em repouso geralmente é algo em torno de 7,5 L/min. com um volume corrente de 0,5 L e uma frequência igual a 15 respirações/min. Durante o exercício máximo, a ventilação pode chegar a 120 -175 L/min com uma frequência de 40-50 respirações/min e um volume corrente aproximado de 3-3,5 L (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014).

Fisiologia cardiorrespiratória aplicada ao esforço

Tabela 1 Exemplo de valores ventilatórios (homem de 70 kg) Repouso

V = 0,5 L x 15 respirações/min = 7,5 L/min

Exercício

V = 3,5 L x 50 respirações/min = 175 L/min

Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Fique ligado! •

Respiração pode ser respiração pulmonar (ventilação) e respiração celular (difusão).

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Ventilação refere-se ao processo mecânico de deslocamento de ar para dentro e para fora dos pulmões.

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Difusão refere-se ao movimento aleatório das moléculas, de uma área de alta concentração para outra de menor concentração.

Transporte de oxigênio O O2 é ligado a hemoglobina das hemácias responsável pelo transporte o O2 pelo sangue. Cada molécula de hemoglobina transporta 4 moléculas de O2 formando a oxiemioglobina. Já a hemoglobina que não se liga ao oxigênio é chamada de desoxiemoglobina. A diassociação do O2 da hemoglobina pode ocorrer por diversos fatores como temperatura corporal, aumento da acidose, entre outros. Com o pH constante, a hemoglobina apresenta afinidade pelo O2 inversamente à temperatura do sangue. No entanto, durante o exercício ocorre o aumento dos íons de hidrogênio, que se ligam à hemoglobina e diminuem a capacidade desta de transportar O2. Esse mecanismo é o que melhor explica o efeito de Bohr (caracterizado pelo estímulo à dissociação entre o oxigênio e a hemoglobina). Dessa forma, quando ocorre incremento da acidose (íons hidrogênio no sangue), a afinidade da hemoglobina pelo O2 reduz, facilitando a dissociação do O2 nos músculos durante o exercício, uma vez que o nível de acidez é maior nos músculos. No músculo encontramos a mioglobina responsável pelo transporte do oxigênio no interior celular para dentro da mitocôndria. Grandes quantidades de mioglobinas são encontradas nas fibras do tipo I.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Fique ligado! •

Hemoglobina das hemácias responsável pelo transporte o O2 pelo sangue.

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Durante o exercício ocorre o aumento dos íons de hidrogênio, que se ligam à hemoglobina e diminuem a capacidade desta de transportar O2.

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Mioglobina responsável pelo transporte do oxigênio no interior celular para dentro da mitocôndria.

Transporte de dióxido de carbono O dióxido de carbono (CO2) é transportado pelo sangue em três formas: CO2 dissolvido cerca de 10%; ligado à hemoglobina cerca de 20%; e por bicarbonato cerca de 70% (HCO3-). Podemos observar que a maior parte do CO2 transportado no sangue está na forma de bicarbonato, convertido em bicarbonato (nas hemácias) do seguinte com a enzima anidrase carbônica que converte o CO2 associado a H2O em ácido carbônico e posteriormente em bicarbonato: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-.

O que é VO 2 máximo? VO 2 máximo absoluto e relativo tem diferença? VO 2 máximo vs. Vo2 pico?

Agora que definimos e entendemos o que é VO2, devemos entender como ele interage com o esforço. Dessa forma, o que é VO2 máximo (VO2 máx.)? Vale ressaltar que VO2, de forma resumida, é a capacidade de captar, transportar e utilizar o oxigênio conforme discutido anteriormente. No entanto, quando falamos de VO2máx. podemos defini-lo como a capacidade de realizar exercício de média e longa duração, dependendo principalmente do metabolismo aeróbico (DENADAI, 1995a, 1995b, 1996). Portanto, o VO2máx. também é uma unidade de medida para avaliação da potência aeróbica máxima. Um fato curioso sobre o VO2 é a diferença de consumo de oxigênio entre indivíduos treinados e destreinado em repouso. Embora indivíduos treinados durante o esforço máximo apresentam em média valores de VO2máx. duas vezes maior quando comparados com indivíduos sedentários o VO2 em repouso é muito similar (DENADAI, 1995a) . Dessa forma, durante o exercício a demanda por ATP pode aumentar até 20 vezes quando comparado com o repouso. Portanto, o aumento da intensidade do exercício ocorre concomitantemente com o incremento do VO2.

Fisiologia cardiorrespiratória aplicada ao esforço

O VO2máx. pode ser expresso em valores absolutos ou valores relativos. Quando falamos em valores absoluto a unidade de medida é litros por unidade de tempo minuto (L/min). A medida de VO2 máx. absoluta é importante principalmente em atividades que não envolvem o peso corporal. Por exemplo, exercícios realizados na bicicleta, quem está sustentando parte do peso corporal é a bicicleta. Dessa forma, para exercício de bicicleta é mais interessante utilizar os valores absolutos em L/min. O VO2máx. relativo deve ser composta pelo valor do VO2 associado a outra variável, por exemplo, o peso corporal. Dessa forma, o VO2máx. será expresso por (mL/kg/min), ou pode ser associado à massa livre de gordura (MLG) w então será expresso (mL/kg/MLG/min). Por que as medidas do VO2máx. relativo são importantes? A resposta é simples: a medida relativa permite a comparação mais precisa entre indivíduos com diferentes tamanhos corporais e composição corporal. Por exemplo, podemos ter um homem com o valor de VO2máx. absoluto maior quando comparamos com uma mulher. No entanto, quando corrigimos esse valor para VO2máx. relativo levando em consideração o peso corporal, pode ser que a mulher tenha o VO2máx. relativo maior em comparação ao homem. Portanto, para comparar o VO2máx. entre dois indivíduos devemos utilizar o VO2máx. relativo.

Fique ligado! •

VO2máx. é a capacidade de realizar exercício de média e longa duração, dependendo principalmente do metabolismo aeróbico

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Unidade de medida para avaliação da potência aeróbica máxima

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VO2máx. Valores absolutos unidade de medida é litros por unidade de tempo minuto (L/min).

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VO2máx. Valores relativos composta pelo valor do VO2 associada a outra variável por exemplo o peso corporal

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VO2 máximo não se alteram (platô)

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VO2pico o indivíduo chega a um ponto no qual não consegue continuar o teste

Outro fator importante que deve ser compreendido é a diferença entre o VO2máx. e o VO2pico. O VO2máx. é atingido quando o indivíduo durante o teste chega ao seu consumo máximo de oxigênio. Se mesmo com o aumento da intensidade do teste os valores de VO2 não se alteram (platô), podemos chamar

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

de VO2máx. Por outro lado, durante o teste progressivo de intensidade, o indivíduo chega a um ponto no qual não consegue continuar o teste. A isso chamamos de VO2pico, porque o individuo não atingiu o seu máximo e não entrou em um platô de consumo de oxigênio. Independente do teste utilizado, segundo Denadai (1995), pesquisas têm demonstrado que somente metade dos indivíduos testados, apresentam platô de VO2 durante o exercício máximo.

Tabela 2 Valores de referência VO2máx. relativo VO2máx. Relativo (mL/kg/min) Homens

Mulheres

Esquiadores de cross-country

Corredores de distância

Sedentários: jovens

Sedentários: adultos de meia-idade

Paciente em pós infarto do miocárdio

Fonte: adaptado de Powers et al. (2014)

Fatores determinantes VO 2 máximo? Diversos fatores determinam o VO2máx. como fatores genéticos, idade, sexo e estado de treinamento. Fatores genéticos associados ao VO2máx. começaram a ser estudados no início da década de 60. Em resumo, os estudos não são conclusivos, já que fatores genéticos podem ser responsáveis pela variabilidade de 25-50% do VO2máx. A idade e o sexo são considerados fatores que podem influenciar no VO2máx. Com crianças, principalmente abaixo de 8 anos, testes de VO2máx. são muito difíceis de serem realizados. As crianças apresentam curto período de atenção e baixa motivação, reduzindo de forma drástica a confiabilidade dos testes. Além disso, os protocolos e equipamentos são para adultos, tornando difíceis para crianças realiza-los. Em ambos os sexos (meninas e meninos) demonstram aumento em média de 11% de forma gradual do VO2máx. (L/min) em função da idade cronológica até os 16 anos. No entanto, entre meninas entre as idades de 13-15 anos ocorre queda gradual. Outros estudos demonstraram diferenças mais acentuadas do valor de VO2máx. entre meninas e meninos. A hipótese para essas diferenças pode estar associada ao nível habitual de atividade física maior entre meninos do que entre meninas.

Fisiologia cardiorrespiratória aplicada ao esforço

Figura 14 Relação entre o consumo de oxigênio (L/min) e idade cronológica em crianças

Fonte: Adaptada de (DENADAI, 1995ª appud ARMSTRONG & WELSMAN 1994).

O pico do VO2máx. ocorre entre 18-20 anos de idade e posteriormente ocorre decréscimo gradual. Dessa forma, a média de declínio é de aproximadamente 9% por década em indivíduos inativos e saudáveis. Por outro lado, em indivíduos que realizam com frequência atividades rigorosas o declínio pode oscilar entre 1-5% por década. Outros estudos vêm demonstrando que a redução das funções fisiológicas associadas ao VO2máx. decorrentes da idade, mesmo em indivíduos treinados, é em média de 5-7% por década. Indivíduos sedentários apresentaram declínio de aproximadamente 15% por década (TRAPPE et al., 1996). Estudos recentes (GRIES et al., 2018) compararam os níveis máximos de VO2 e a condição física muscular dos participantes, sendo: Grupo 1 = indivíduos de ambos os sexos que se exercitavam durante os últimos 50 anos (média 5 dias/semana, total ~ 7 horas); Grupo 2 = indivíduos de ambos os sexos da mesma geração que não haviam praticado muitas atividades físicas ao longo da vida; Grupo 3 = homens e mulheres 20 anos mais novos e ativos fisicamente.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

O estudo evidenciou que o coração e o cérebro, por exemplo, podem rejuvenescer cerca de 35 anos. Os participantes mais velhos que se exercitavam tinham composição muscular parecida com a dos mais jovens. Homens e mulheres de 75 anos apresentaram saúde cardiovascular e VO2 semelhante a indivíduos de 40 ou 45 anos. Além disso, exercício feito ao longo da vida preserva a capilarização do músculo esquelético [vasos sanguíneos] e as enzimas aeróbicas, independentemente da intensidade e, consequentemente, ocorre melhora da função muscular. No processo de treinamento, diversas variáveis podem interferir e alterar o VO2máx. O VO2máx. pode incrementar de 4-93%. No entanto, de 15-20% são os valores mais frequentemente encontrados quando indivíduos sedentários realizam um programa de treinamento a 75% VO2máx., três vezes por semana, 30 minutos por dia e ao longo de seis meses (DENADAI, 1995a, 1995b, 1996). Nesse contexto, o fator que pode influenciar no VO2máx. é a responsividade individual associada ao treinamento. Atualmente os estudos tem proposto a existência de pessoas que “respondem” e outras que “não respondem” ao treinamento. Portanto, se o nível inicial de condicionamento físico for elevado, menor será a melhora relativa do VO2máx. Os maiores incrementos de VO2máx. são atingidos dentro de 8-18 meses de treinamento, porém, cada indivíduo tem um nível limitado de VO2máx. que pode ser atingido (ALMEIDA et al., 2011b; PRESTES et al., 2018; TRAPPE et al., 1996). Os ajustes fisiológicos são determinados pelo tipo de estímulo que recebemos, ou seja, outro fator determinante para o incremento de VO2máx. é a especificidade do treinamento. Por exemplo, se avaliarmos por meio de ergômetro (esteira) nadadores antes e após período de treinamento em piscina, possivelmente não encontraremos grandes melhoras. O porquê disso é bem simples, devemos obrigatoriamente respeitar a especificidade ao movimento utilizado pelo atleta em seu esporte. Seria possível melhorar o VO2 de corredores realizando treinamento em ergômetros de braço? A resposta é sim, poderíamos encontrar pequenas melhoras no VO2máx. desse atleta de corrida que realizou um período de treinamento com ergômetro de braço. Por outro lado, se o treinamento for específico ao movimento utilizado pelo atleta, no exemplo, ergômetro de braço, a chance de ocorrer incremento significante ao VO2máx. desse atleta será bem mais plausível.

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Fique ligado! •

Fatores determinantes do VO2 máximo = genéticos, idade e sexo, estado de treinamento. Fatores genéticos.

•

O VO2máx. pode incrementar de 4-93%, contudo, valores entre 15-20% são mais frequentes.

•

Declínio do VO2 máximo 9% por década em indivíduos inativos e saudáveis; indivíduos ativos declínio pode oscilar entre 1-5% por década. Outros estudos, indivíduos treinados em média de 5-7% por década.

•

Indivíduos sedentários apresentaram declínio de aproximadamente 15% por década.

Fatores limitantes do VO 2 máximo? Sabemos que o VO2 máx. é a interação dos sistemas cardíaco, respiratório e circulatório que são responsáveis por captar e transportar o oxigênio que será utilizado pelas mitocôndrias durante o exercício. O sistema cardiovascular é responsável pelo transporte de gases (oxigênio e dióxido de carbono). O sistema respiratório tem a função de captar e por meio da hematose, absorver o oxigênio liberando o dióxido de carbono pela difusão alvéolo-capilar (ventilação pulmonar). A ventilação pulmonar durante o esforço máximo geralmente é inferior à ventilação voluntária máxima, e a saturação de oxigênio do sangue normal. Portanto, durante o esforço máximo, nem a ventilação pulmonar, nem a capacidade de difusão alvéolo-capilar de oxigênio parecem limitar o VO2máx. Para confirmar essa hipótese, alguns estudos realizaram avaliações em um grupo de praticantes que foram submetidos a exercício com pequena hiperóxia de oxigênio, demonstrando ser suficiente para prevenir a dessaturação e incremento no VO2máx. em aproximadamente 10%. Concluindo que a presença de oxigênio no sangue pode ser um fator limitante do VO2máx. (CONSTANTINI et al., 2017; DEMPSEY; WAGNER, 1999; DENADAI, 1995a). Além da presença de oxigênio no sangue, outro fator limitante é a diferença artério-venosa (dif a-v) de oxigênio. Para compreender o que é dif. (a-v) vamos estudar o princípio de Fick. Adolf Eugen Fick (1829-1921) desenvolveu equação que permite calcular o VO2 (VO2 = débito cardíaco x dif. a-VO 2). A partir dessa equação duas hipóteses vêm sendo discutidas em relação aos fatores limitantes do VO2máx. A primeira hipótese diz que os fatores centrais são

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mais determinantes no VO2máx. Nesse caso, o débito cardíaco pode ser o fator limitante o VO2máx. Para entendemos essa hipótese discutiremos as variáveis que envolvem o débito cardíaco. Mas primeiro vamos relembrar o que é débito cardíaco e os fatores que o influenciam. O débito cardíaco (DC) pode ser definido como o volume de sangue bombeado por minuto. Os fatores que influenciam o DC são: frequência cardíaca (bpm); volume de ejeção (ml). A frequência cárdica (FC) é a quantidade de batimentos por minutos (bpm) que nosso coração realiza por minuto. O volume de ejeção (VEJ) é o volume sangue ejetado pelo ventrículo esquerdo. Dessa forma, podemos dizer que o DC é o produto da FC pelo VEJ (DC= FC x VEJ) e pode ser expresso em L/min ou ml/min. Normalmente, homens e mulheres saudáveis apresentam o DC próximo a 5 L/min (5000 ml/min). Por exemplo, 75 batimentos por minutos (bpm) e 70-60 mililitros (ml) de sangue são ejetados, o DC é de 4500 ml/min = 4.500 - 5.000ml ou aproximadamente 4,5 - 5 L/min. Curiosamente, indivíduos sedentários apresentam o mesmo DC em repouso quando comparados com indivíduos altamente treinados. Como isso é possível? A lógica é simples, a FC de um indivíduo sedentário oscila de 70-100 bpm e o VEJ de aproximadamente 70 ml. Por outro lado, indivíduos altamente treinados e atletas, aumentam o VEJ devido ao volume plasmático aumentado e/ou contratilidade do miocárdio. Quando comparamos o indivíduo treinado e o sedentário, o DC de repouso acaba sendo o mesmo devido a uma balança compensatória. O atleta não precisa de tantos bpm, pois cada bpm ejeta grandes volumes de sangue. Já o sedentário não apresenta grandes volumes de ejeção, portanto, necessita de mais bpm. O volume de ejeção no exercício aumenta 40-50% do pico consumo O2 em todos os indivíduos.

Tabela 3 Valores de comparação dos parâmetros centrais do VO2máx. entre sedentários e treinados Débito Cardíaco (ml/min)

Frequência Cardíaca (bpm)

Volume de ejeção (ml)

Sedentários

4900

Treinados

4900

100

Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

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Vale ressaltar que o aumento do VEJ é a principal responsável da bradicardia definida como a redução da FC de repouso. O VEJ é a subtração de dois fatores: volume diastólico final (VDF) e volume sistólico final (VSF), ou seja, VEJ = VDF – VSF. Vale relembrar que a sístole e o período de contração e a diástole é o período de relaxamento do coração, e ambos fazem parte do ciclo cardíaco. O VDF é volume de sangue que está presente em cada um dos ventrículos ao final da diástole e equivale a aproximadamente 120 ml. O VSF é o volume de sangue que está presente em cada um dos ventrículos ao final da sístole e equivale a aproximadamente 50 ml. Portanto, quando ocorre o aumento do VDF associado a redução e/ou manutenção do VSF temos como resposta o incremento do VEJ. Frequentemente atletas/praticantes (maratona, triátlon, ciclismo de longa distância, etc.) expostos frequentemente a treinamentos vigorosos apresentam maior tempo em diástole. Consequentemente há redução do VDF e aumento o VEJ justificando a bradicardia (Tabela 4).

Tabela 4 Influência do Volume Diastólico Final e o Volume Sistólico Final no Volume de Ejeção Exemplos

VDF (ml)

VSF (ml)

VEJ (ml)

Normal

120

Situação 1

130

Situação 2

120

Situação 3

130

Situação 4

110

Situação 5

120

Resposta fisiológica do VEJ

Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016). * volume diastólico final (VDF); volume sistólico final (VSF); volume de ejeção (VEJ)

Está comprovado que, quando os indivíduos altamente treinados param de treinar, o VO2máx. diminui com o passar do tempo. Por quê? O destreinamento, ou seja, a falta de atividade física pode alterar rapidamente os valores de DC e VO2máx. A inatividade física nos primeiros 12 dias, ocorre redução do VO2máx., decorrente da queda do VEJ, após 21 dias causa redução de aproximadamente 26% no DC e VO2máx. associado a redução do VEJ (DENADAI, 1995a). A queda do VEJ pode estar associada à perda rápida de volume plasmático

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com o destreinamento. Por outro lado, a FC e a dif. a-v permaneceram as mesmas ou até podem aumentar. Entre o 22-84 dias de destreinamento, a redução do VO2máx. é decorrente da redução da dif. a-v (DENADAI, 1995a; FOUREAUX et al., 2006; KRAEMER et al., 2016; POWERS & EDWARD, 2014). Dessa forma, a primeira hipótese associou os fatores centrais sendo mais limitantes do VO2máx relacionando a ofertar de oxigênio dependente do débito cardíaco (DENADAI, 1995a; FOUREAUX et al., 2006). A segunda hipótese defende que o fator limitante do VO2máx. está associado aos fatores periféricos, sendo mais determinantes. Portanto, a extração periférica do oxigênio pode ser o fator limitante o VO2máx. A extração periférica de oxigênio, por exemplo, extração de oxigênio pelos músculos, chamada de dif. (a-v). O tecido muscular tem um papel fundamente na utilização do oxigênio no sangue. O músculo realizará difusão sangue-tecido, que nada mais é do que a retirada e transporte do oxigênio do sangue para ser metabolizado na matriz mitocôndria. A teoria periférica baseia-se principalmente no potencial oxidativo da fibras musculares, concentração de enzimas específicas no metabolismo celular aeróbico e na quantidade de mitocôndrias, bem como, marcadores e sinalizadores de biogênese mitocondrial (FURBER et al., 2017; GOMEZ-CABRERA et al., 2008; JOSEPH et al., 2006; KOH et al., 2017; SILVA, 2014).

Figura 15 Alterações do VO2máx associado ao destreinamento 15

• VO2máx • FCmáx • VSmáx • Qmáx _ • Diferença (a-v )O2máx

Alteração porcentual

10 5 0 -5 -0 -15 -20

21 56 Dias de destreinamento

Fonte: POWERS; EDWARD (2014: 299)

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Estudos clássicos demonstraram a importância das adaptações periféricas relacionadas ao incremento do VO2máx. Saltin et al. (1976) submeteram indivíduos a realizarem protocolos de treinamento ergométricos em bicicletas utilizando apenas uma perna. Na perna não treinada, o VO2máx., densidade capilar, enzimas e mitocôndrias não foram afetadas. Em contraste a perna treinada apresentou incremento de VO2máx., densidade capilar, enzimas e mitocôndrias. Os autores demonstraram a importância das adaptações periféricas para o aumento do VO2máx. (SALTIN et al., 1976; SALTIN & STRANGE, 1992). Concluindo que ambas as hipóteses apresentam fundamentação cientifica e justificativas plausíveis, sendo necessário que separemos as noções de dependência parcial do oxigênio, ou seja, “muito sensível à” e “limitado por” sendo dependência única. Além disso, existe forte correlação entre o VO2máx. e a pressão parcial de oxigênio da musculatura ativa mesmo quando a quantidade de oxigênio ofertado é reduzida ou incrementada (DENADAI, 1995a, 1995b).

Fique ligado! •

Fatores limitantes são presença de oxigênio no sangue e a diferença artério-venosa

•

Equação de Fick (VO2 = débito cardíaco x diferença artério-venosa O2)

•

Indivíduos sedentários apresentam o mesmo Débito Cardíaco de repouso quando comparados com indivíduos altamente treinados.

•

Aumento do Volume de Ejeção é a principal responsável da bradicardia definida como a redução da frequência cardíaca de repouso.

•

A falta de atividade física pode alterar rapidamente os valores de Débito Cardíaco e VO2máx.

•

Nos primeiros 12 dias, ocorre redução do VO2máx. devido à inatividade física, decorrente da queda do Volume de Ejeção.

•

Após por 21 dias de inatividade física, causa redução de aproximadamente 26% no Débito Cardíaco e VO2máx. associado a redução do Volume de Ejeção.

•

22-84 dias de destreinamento, a redução do VO2máx. é decorrente da redução da diferença artério-venosa

•

Dependência parcial ou dependência única do oxigênio.

Consumo de oxigênio pós o esforço e taxas metabólicas basal e de repouso

No capítulo anterior abordamos o VO2 durante o esforço e os fatores que podem determinar e limitar o VO2. Neste capítulo, abordaremos o consumo de oxigênio em repouso para a manutenção homeostase sistêmica e o consumo de oxigênio pós-esforço.

Taxa metabólica de repouso e taxa metabólica basal O aumento acentuado da obesidade e sobrepeso são assuntos que vêm ganhando grande destaque em todas as áreas da saúde, justificando a necessidade de intervenções para reverter esse quadro. Nesse contexto, a atividade física pode contribuir de duas formas: alterações fisiológicas agudas e crônicas. As alterações fisiológicas agudas estão relacionadas com o gasto energético do exercício (assunto do próximo capítulo) e recuperação (Consumo Excessivo de Oxigênio Pós Esforço - EPOC). As alterações fisiológicas crônicas relacionam-se com a taxa metabólica de repouso (TMR). Para desempenhar as funções vitais do organismo, cada indivíduo necessita de uma quantidade de energia denominada taxa metabólica basal (TMB). Vale ressaltar que existe uma pequena diferença entre o TMB e taxa metabólica de repouso (TMR). Na TMB, os valores são mensurados em condições de laboratório controladas, sendo ligeiramente inferiores aos valores TMR, que é avaliada entre 3 a 4 h após refeição leve (pós absortivos), sem atividade física prévia. Portanto, a TMR com frequência substitui a TMB e costuma ser mais utilizada, contudo, é indispensável reconhecer as diferenças. Além da TMR, outros componentes complementam o gasto energético diário total (GEDT), frequentemente divididos em componentes agudos e crônicos.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Podemos dividir o GEDT em três componentes: a TMR, que corresponde a aproximadamente 60 a 75% do GEDT, os efeitos térmicos induzidos pela alimentação, que são responsáveis por cerca de 10%, e a atividade física corresponde por 15 a 30% restantes (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014).

Figura 16 Componentes do Gasto Energético Diário Total

Efeito térmico da alimentação

10%

(Ingestão alimentar; estresse induzido pelo frio; substância termogênicas) • Termogênese obrigatória • Termogênese facultativa

60-75%

15-30%

Efeito térmico da atividade física (Duração e intensidade) • No trabalho • No lar Taxa metabólica de repouso • No esporte e na (Massa corporal sem gordura; recreação sexo; hormônios tireóideos; renovação da protína) • Metabolismo ao dormir • Metabolismo basal • Metabolismo ao despertar

Fonte: McArdle et al. (2016:340)

Portanto, o GEDT associado à atividade física pode promover o aumento do gasto energético total tanto de forma aguda quanto de forma crônica. De forma aguda, refere-se ao gasto energético durante a realização do exercício (discutiremos no capítulo seguinte o gasto energético do exercício) e a fase de recuperação. A forma crônica está associada às alterações da TMR (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).

Consumo de oxigênio pós o esforço e taxas metabólicas basal e de repouso

Consumo de oxigênio pós-esforço Além do consumo de oxigênio e da energia para a para desempenhar as funções vitais do organismo, ao término do exercício inicia-se o período de recuperação, no qual o principal objetivo do nosso organismo é recuperar as estruturas e repor os estoques de energia utilizados durante o esforço. Dessa forma, após o término do exercício, o consumo de oxigênio não retorna aos valores de repouso imediatamente. O consumo de oxigênio após o esforço é conhecida como consumo excessivo de oxigênio pós o esforço (termo em inglês: Excesso Post Exercise Oxygen Consumption – EPOC) (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016). O EPOC após o exercício consiste em componente rápido e prolongado. O consumo de oxigênio aumentado pós esforço está associado a necessidade de ressíntese de ATP/CP, redistribuição comportamental dos íons (aumento na atividade da bomba de sódio e potássio), remoção e/ou utilização do lactato, restauração do dano tecidual. O período de duração do consumo de oxigênio pós esforço pode ser de aproximadamente 1h, conhecido como componente rápido. No entanto, durante o componente prolongado, o processo para reestabelecer o equilíbrio dinâmico homeostático ocorre continuamente, porém com velocidade inferior quando comparado com o componente rápido supracitado. Esses processos podem incluir: ciclo de Krebs; modulação hormonal [cortisol, insulina, ACTH, hormônios da tireoide e GH]; ressíntese de hemoglobina e mioglobina; aumento da atividade simpática; incremento da respiração mitocondrial pelo aumento da concentração de norepinefrina; ressíntese dos estoques de glicogênio muscular e hepático, aumento da temperatura. Vale ressaltar que ainda não existe na literatura um consenso sobre à magnitude e duração do EPOC (Figura).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 16 Fluxograma dos componentes rápidos e lentos associados ao EPOC Fatores que contribuem para o Excesso de Consumo de Oxigênio Pós Esforço

COMPONENTE RÁPIDO

Débito de oxigênio ou Excesso de consumo de Oxigênio pós esforço

COMPONENTE LENTO

Ressíntese de CP no músculoa

Hormônios elevados nora e adrenalina

Remoção do lactato

Elevação da FC pós esforço Elevação da temperatura corporal

Restauração dos estoques de oxigênio dos músculos e do sangue

Fonte: adaptado de Powers et al. (2000:49)

Recentemente, diversos estudos vêm associando maior gasto energético para os exercícios mais intensos, partindo do princípio de que é possível realizar mais minutos em alta intensidade com o exercício intermitente se comparado com o exercício contínuo. Além disso, a intensidade e a duração constante do exercício incidem em platô no conteúdo mitocondrial em aproximadamente 5 dias. Por outro lado, quando a intensidade é aumentada progressivamente, o conteúdo mitocondrial continua a aumentar durante pelo menos várias semanas (MACINNIS; GIBALA, 2017; SKELLY et al., 2014). O aumento do EPOC associado a intensidade está relacionado com maior nível de atividade do sistema nervoso simpático (estimulado pelas catecolaminas), contribui para elevar a taxa metabólica pós-exercício, visto que a epinefrina e a norepinefrina estimulam a respiração mitocondrial e a função celular e aumenta de 20 a 35% na responsividade lipolítica no adipócito após o exercício (WHYTE et al., 2013). Contudo, a taxa de oxidação de lipídios ainda é maior após exercício de alta intensidade, uma vez que a síntese de glicogênio é aumentada para repor o glicogênio utilizado. Tem sido proposto, ainda, que para as pessoas que querem

Consumo de oxigênio pós o esforço e taxas metabólicas basal e de repouso

emagrecer, a magnitude do EPOC (custo energético) é mais importante que a duração (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; WHYTE et al., 2013). No treinamento de força (utilizando sobrecarga progressiva, por exemplo, pesos, anilhas, aparelhos; realizados normalmente em academias), dois fatores podem estar associados ao EPOC. O primeiro fator refere-se às respostas hormonais que podem alterar o metabolismo, especificamente catecolaminas, cortisol e GH. O segundo fator refere-se ao dano tecidual acompanhado do estímulo para a hipertrofia tecidual, pois a síntese de proteína é diminuída durante o exercício em si. Após o exercício existe um fenômeno compensatório, em que o turnover de proteína parece ser estimulado. Além disso, o processo de síntese de proteína exige alta demanda energética (6 ATP por mol de peptídeos formado) (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006).

Fique ligado! •

Alterações fisiológicas agudas e crônicas.

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Alterações fisiológicas agudas: gasto calórico do exercício e recuperação EPOC.

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Alterações fisiológicas crônica: TMR.

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Consumo excessivo de oxigênio pós o esforço (termo em inglês: Excesso Post xercise Ox ge o s mp o – EPOC).

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O EPOC após o exercício consiste em componente rápido e prolongado.

Termorregulação & alterações hormonais durante o exercício

Homeostasia O termo homeostasia foi criado pelo fisiologista inglês Bradford Cannon (1871-1945) definido como a manutenção do ambiente interno relativamente constante (imutável) sob condição de repouso (MOURÃO; ABRAMOV, 2013; POWERS; EDWARD, 2014). Embora o termo homeostase é associado ao chamado “estado dinâmico estável”, não significa que uma variável fisiológica apresenta valores de repouso, e sim que esta variável é constante e imutável. Por exemplo, a temperatura corporal em repouso encontra-se entre 36-37º C, mas, durante 60 minutos de exercício submáximo, com carga constante, realizado sob condições ambientais termoneutras, a temperatura atinge um platô novo e estável (imutável) em 40 minutos após o início do exercício (aproximadamente 38ºC). Entretanto, essa temperatura constante está acima da temperatura corporal de repouso normal e não representa a condição homeostática inicial (MOURÃO; ABRAMOV, 2013; POWERS; EDWARD, 2014). Portanto, a homeostase durante a atividade física é o macroestado mais provável (por isto estável), resultante dos microestados que estão se manifestando (MOURÃO; ABRAMOV, 2013). O microestado pode ser definido como conjunto de configurações que os elementos de um sistema podem assumir (ex. variáveis que interferem na temperatura do corpo: níveis hormônios, metabolismo, frequência cardíaca). Alostase é o fenômeno de variação do organismo para manutenção da constância do todo (microestados). Significa manter a estabilidade através da mudança. Macroestado é a composição resultante de um certo número de microestado (desordenados e ordenados). Dessa forma, o macroestado mais provável é aquele com maior quantidade de microestados possíveis (STERLING; EYER, 1988).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Retroalimentação A maioria dos sistemas de controle do corpo funciona via feedback negativo, pois a resposta do sistema de controle é negativa (oposta) em relação ao estímulo. O feedback negativo tem importância fundamental, pois restaura os valores normais das variáveis e assim mantêm a homeostase, por exemplo, quando ocorre o aumento da concentração (acima do valor normal) de CO2 no líquido extracelular, um receptor informa centro de controle respiratório e intensifica a respiração com objetivo reduzir os níveis de CO2. Por outro lado, o feedback positivo, intensifica o estímulo original, ou seja, a resposta ocorre na mesma direção do estímulo. Por exemplo, no parto ocorre a liberação do hormônio ocitocina pela glândula hipófise, promovendo o aumento das contrações musculares uterinas. No parto, a estimulação da cérvice (terminação estreita do útero) aumenta e as contrações uterinas se tornam ainda mais fortes, e, portanto, mais hormônios são liberados. Conforme o exemplo de feedback positivo citado acima, a homeostasia está associada a dois sistemas importantes, o sistema neural e sistema endócrino (sistema neuroendócrino). Em relação ao sistema endócrino, o corpo possui oito glândulas endócrinas principais que sintetizam e secretam substâncias bioquímicas transportadas pelo sangue, denominadas hormônios, que, por sua vez, auxiliam na manutenção da homeostase, como, por exemplo, a insulina liberada pelo pâncreas quando temos aumento da glicemia sérica. Além disso, o feedback é um sistema de controle biológico composto de um receptor, um centro de controle e um efetor. O grau em que um sistema de controle mantém a homeostasia é denominada ganho do sistema. O ganho pode ser considerado a “capacidade” do sistema de controle. Dessa forma, um sistema de controle que apresenta ganho amplo é mais capaz de corrigir uma perturbação na homeostasia quando comparado com um sistema de controle com ganho baixo. Exemplificando, os sistemas de controle que regulam a temperatura corporal, respiração e distribuição do sangue apresentam ganhos amplos (POWERS; EDWARD, 2014).

Termorregulação & alterações hormonais durante o exercício

Regulação da temperatura corporal A regulação térmica corporal é um exemplo de sistema de controle biológico de feedback negativo. Diversos receptores térmicos espalhados pelo corpo informam as alterações de temperatura ao centro de controle situado no encéfalo (hipotálamo anterior). Quando a temperatura está acima do normal, o centro de controle responde ao estímulo com promoção de perda ou retenção de calor (vasodilatação, vasoconstrição cutânea, sudorese, dentre outros). Quando a temperatura corporal é normalizada, o centro de controle é inativado. Vale ressaltar que quando a temperatura ultrapassa 45°C, ela destrói as estruturas proteicas normais das enzimas e resulta em morte. Quando a temperatura está abaixo de 34°C, ela retarda o metabolismo e a função cardíaca, podendo levar à morte. Para manter a temperatura corporal central constante utilizamos um “fomo”, e não um “refrigerador’’. Portanto, nossa capacidade de resfriamento é significativamente restrita. A diferença ideal entre as temperaturas central e externa é de aproximadamente 4°C. Portanto, nosso corpo consegue produzir calor mais facilmente que perder. Temos duas formas de produção de calor: voluntária e involuntária. A voluntária ocorre por meio de contração muscular voluntaria, ou seja, quando realizamos exercícios físicos. Quando realizamos a contração muscular (descrita nos capítulos 1 e 2), muitas moléculas de ATP são hidrolisadas para gerar energia para o músculo. A eficiência energética de 1 mol de glicose gera aproximadamente 686 kcal. Somando os metabolismos aeróbios e anaeróbicos são produzidos aproximadamente 38 mols de ATP com eficiência de 7,3 kcal/mol totalizando 277,4 kcal. Dessa forma, quando dividimos a quantidade de kcal gerado por 38 ATPs pelo valor calórico de 1 mol de glicose, apenas 40% da caloria total da glicose gera ATP para o trabalho celular (277,4 / 686 = 0,40 % energia para trabalho celular) e o restante, 60%, dispêndio de calor (ROBERGS, 2004). A forma involuntária de produção de calor pode ser por tremor e/ou hormônios. O tremor máximo pode aumentar a produção de calor corporal em cerca de 5 vezes. O hormônio tiroxina produzido pela glândula da tireoide também pode aumentar a taxa metabólica, níveis sanguíneos de catecolaminas (adrenalina e noradrenalina). Dessa forma, a combinadas da tiroxina e das catecolaminas é referido como termogênese sem tremor (POWERS; EDWARD, 2014).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 17 Resposta fisiológica ao aumento da “carga de calor” e ao estresse provocado pelo frio Resposta fisiológica ao frio

Resposta fisiológica ao calor

Receptores térmicos

Receptores térmicos Hipotálamo

Centrais

Centrais Vasodilatação Sudorese

Vasoconstrição Tremor Liberação de catecolaminas e tiroxina

Cutâneos

Fonte: adaptado de MCARDLE; KATCH; KATCH (2016)

Falamos das formas de ganhar calor e agora é necessário entender fisiologicamente os mecanismos que nos auxiliam a perder calor, uma vez que o nosso organismo não é muito eficiente em reduzir a temperatura corporal quando comparado em aumentar. Na literatura são apresentadas 4 formas de perder calor: radiação, convecção, condução e evaporação. A radiação é o conjunto de radiações emitidas por um corpo que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. A radiação térmica é emitida em virtude de causas puramente térmicas, independe da natureza do corpo emissor. Segundo Powers & Edward (2014); McArdle et al. (2016) durante a atividade física por exemplo corrida de rua, ocorre a transferência de calor por meio da radiação do sol, radiação térmica do solo por exemplo. Além disso, em dias quentes quando a temperatura da superfície é maior ocorre ganho de calor. Dessa forma,todo ambiente em volta ao indivíduo radia calor de volta.. Condução é a transferência de calor do corpo (átomos ou moléculas) quando objetos mais frios entram em contato com a superfície corporal. Por exemplo, ocorre quando o corpo em contato com um meio (ex. água) transfere seu calor diretamente a este. O problema dessas formas de perder calor é que vai do mais quente para o mais frio. Na convecção, a transferência de calor ocorre por meio do movimento vertical do ar que

Termorregulação & alterações hormonais durante o exercício

leva o calor. Por exemplo, a convecção forçada por um ventilador que desloca grandes quantidades de ar para longe da pele. No entanto, essa forma de perder calor segue o mesmo problema da anterior, a perda de calor vai do mais quente para o mais frio. Por último, e a mais discutida no exercício, é a evaporação. A principal forma de perda de calor durante o exercício, responsável por aproximadamente 25% da perda de calor, o calor é transferido do corpo para a água na superfície da pele por glândulas sudoríparas. Vale ressaltar que o suor por si só não resfria a pele, é a evaporação que resfria a pele. Para que ocorra a evaporação o mecanismo fisiológico é o reflexo simpático que induz vasodilatação na pele e simultaneamente ativa as glândulas sudoríparas. Dessa forma, o aumento do débito cardíaco e da pressão arterial sistólica para atender às demandas musculares ativam hormônios adrenérgicos que por sua vez sinalizam o ramo simpático. Também temos a atividade aumentada do hormônio arginina vasopressina, também conhecido por hormônio antidiurético, que ajuda na reabsorção de água, evitando que ela vá para a urina e caracterize um quadro de desidratação induzida pelo exercício. O hormônio angiotensina II auxilia na recapturados tanto a água quanto sódio antes de sua excreção renal, restauração do volume plasmático por estimular a secreção do hormônio aldosterona.

Figura 18 Formas de dissipação do calor durante o estresse físico Radiação térmica do céu Evaporação (suor)

Evaporação (respiratória)

SOL

Radiação solar Convecção do sangue cutâneo

Centro do corpo Convecção

Reserva metabólica

Radiação

Temperatura do ar Umidade do ar

Convecção do fluxo sanguíneo muscular Trabalho Músculo em contração Radiação térmica do solo

Condução

Radiação solar refletida Velocidade da corrida

Fonte: Powers et al. (2014:266)

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

É possível realizar o cálculo da perda de calor por evaporação. Sabemos que a perda de 1000 ml em suor resulta em perda de calor de 580 kcal (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014). Podemos calcular a taxa de sudorese e evaporação necessária para a manutenção da temperatura corporal durante o esforço. Considerando um indivíduo que realizou exercício físico por 1 hora e o gasto calórico foi de 8 kcal/min, qual foi a perda de calor por evaporação? Inicialmente multiplicamos os valores de duração da atividade pela kcal/ minuto. Lembrando que a nossa eficiência metabólica é de no máximo 40%, vamos supor que no nosso exemplo a eficiência metabólica foi de apenas 20%. Portando, das 480 kcal gastas durante 1 hora e esforço, apenas 20% foi para contração muscular e o restante foi dissipado em forma de calor. Então nosso segundo passo é calcular 80% de 480 kcal e o resultado será dividido pelo valor de calorias de 1000 ml de suor (580 kcal). O resultado final será a perda de 0,660 ml de líquido na forma de suor.

•

60 x 8 kcal/min = 480 kcal

•

1000 ml de suor = 580 kcal

•

480kcal x 0,80 = 384 kcal

•

384 kcal / 580 kcal = 0,660 ml

•

Obs.: evaporação necessária para prevenir o ganho de calor. Considerando a inexistência de outros mecanismos. Fonte: Adaptado de POWERS; EDWARD (2014)

Outro exemplo, considerando um indivíduo que realizou exercício físico por 2 horas, iniciando com 87 quilos e finalizando com 85 quilos, com consumo de 800 ml de líquidos e volume urinário de 150ml. Qual a taxa de sudorese, em ml/mim?

Termorregulação & alterações hormonais durante o exercício

•

Massa corporal antes do exercício: 87 kg

•

Massa corporal após o exercício: 85 kg

•

Alteração de peso: 2 kg

•

Líquido consumido durante o exercício: 800 ml (800 ml - 150 ml = 650 ml)

•

Perda de suor: 2000 g (2 kg) + 650 ml = 2650 / 120 min (2 h de exercício)

•

Taxa de sudorese: 22 ml/min Fonte: Adaptado de POWERS; EDWARD (2014)

Também é possível estimar o ganho de temperatura por meio de cálculo do aumento da temperatura corporal durante o exercício. Por exemplo, O maratonista pesa 60 kg e realiza um trabalho de 40 minutos a um VO2máx. de 3,0 L/min (gasto energético de 12 kcal/min). Se esse corredor apresentar uma eficiência de 20% e conseguir perder apenas 40% em calor. Qual será o aumento de sua temperatura corporal durante essa sessão de treino?

•

40 min x 12 kcal/min = 480 kcal

•

No nosso exemplo o corredor apresentava uma taxa de eficiência de 20% e perdia 40% em calor

•

480 x 0,40 = 192 kcal

•

Quantidade de calor armazenado necessária para aumentar a temperatura corporal em 1C˚ (0,83 kcal/kg)

•

60kg (massa corporal do corredor) x 0,83/kg = 49,8 kcal/C˚

•

192 kcal / 49,8 kcal/C˚ = 3,86 C˚ Fonte: Adaptado de POWERS; EDWARD (2014)

Em resumo, o principal centro de controle da temperatura corporal é o hipotálamo. O hipotálamo anterior reage às elevações de temperatura, já o hipotálamo posterior responde à queda da temperatura. Quando ocorre a produção de calor por exercício, aumenta em decorrência a contração, sendo proporcional à intensidade devido à taxa de degradação de glicogênio muscular aumentando o metabolismo de carboidratos e acúmulo de lactato, chegando ao estado de fadiga induzida

pelo calor. A explicação fisiológica para isso está associada ao aumento de radicais livres. Os radicais livres são moléculas com elétrons não pareados, portanto, são altamente reativas. O que significa que os radicais livres se ligam rapidamente a outras moléculas. Dessa forma, resulta em dano à molécula que se combina com o radical, exemplo, dano causado às proteínas contráteis musculares.

Fique ligado! •

Diversos receptores térmicos espalhados pelo corpo informam as alterações de temperatura ao centro de controle situado no encéfalo (hipotálamo anterior).

•

Formas de produção de calor: voluntária e involuntária.

•

Formas de perder calor: irradiação, convecção, condução e evaporação.

•

É possível calcular a taxa de evaporação e assim prevenir a desidratação, bem como, é possível calcular a perda de líquidos e ganho de temperatura corporal.

Avaliação do VO 2 máximo

Limiar aeróbico e anaeróbico O VO2máx é uma unidade de medida utilizada como parâmetro de avaliação da potência aeróbica máxima e corresponde à taxa máxima de captação, transporte e utilização de oxigênio pelo organismo (discutida no capítulo 3). Pesquisas consideram o VO2máx como o melhor indicador da capacidade do sistema cardiovascular e está diretamente relacionado com o débito cardíaco e com a diferença artéria–venoso (dif a-v), ou seja, o conteúdo arterial de oxigênio menos o conteúdo venoso de oxigênio. A potência aeróbica e a capacidade aeróbica são fatores que permitem quantificar, com exatidão, as exigências metabólicas, verificar o limite de liberação de energia e zona de transição entre os metabolismos aeróbico e anaeróbico. A potência aeróbica máxima refere-se à quantidade máxima de captação, transporte e utilização de oxigênio na liberação de energia pelo sistema oxidativo nas fibras musculares ativas por unidade de tempo. A capacidade aeróbica define-se pela quantidade de energia disponível para a realização do trabalho predominantemente aeróbico. Dessa forma, reflete a capacidade de se manter em determinada intensidade de exercício durante um período prolongado de tempo, com baixas concentrações sanguíneas de lactato. Os limiares ventilatórios e a potência aeróbia são parâmetros fisiológicos considerados importantes preditores para definir a aptidão de um indivíduo para tolerar exercício de intensidade submáxima e de longa duração (SILVA et al., 1999). Portanto, a prescrição adequada de exercícios deve ser realizada por meio de avaliação do VO2máx., que possibilita identificar os limiares ventilatórios. Podemos definir que os limiares ventilatórios são momentos durante o esforço progressivo possível identificar a mudança de vias metabólicas (aeróbica – anaeróbica) predominantes de acordo com o incremento de cargas.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Durante a teste incremental máximo um dos parâmetros com melhor respaldo teórico é o ponto de compensação respiratória (PCR), caracterizado pela intensidade metabólica, em que os mecanismos de controle do equilíbrio ácido-base perdem a capacidade de tamponar e a produção principalmente hidrogênio, (H+) associada a crescente demando do metabolismo glicolítico anaeróbio para atender a demando energética do esforço. Outros parâmetros que também são avaliados durante teste incremental máximo, no entanto, com menor precisão quando comparado com o PCR são: tolerância (tempo limite, tLim): a velocidade crítica (VC), ou potência crítica (PC) (MASSINI et al., 2016). Essa alteração ventilatória (VO2/CO2) demonstra que o predomínio metabólico passou de aeróbico para anaeróbico, devido a função compensação de mecanismos metabólicos que tentam evitar o estabelecimento da fadiga (exemplos: aumento exponencial de lactato no sangue levando a incapacidade de tamponamento pelo sistema de bicarbonato, remoção pela a enzima lactato desidrogenase ou metabolização pelo ciclo de Cori e hiperventilação). Quando o esforço encontra-se acima do PCR podemos observar algumas respostas fisiológicas: aumento desproporcional da ventilação (V̇ E), aumento da produção de dióxido de carbono (V̇ CO2), concomitantemente, redução na pressão expiratória de CO2 (PETCO2) e aumento na pressão inspiratória de O2 (PETO2) (MASSINI et al., 2016). Nesse contexto, os limiares ventilatórios I e II são utilizados para o monitoramento de zonas ideais para treinamento no qual ocorrem a perturbação gasosa. Quando o praticante se exercita abaixo da perturbação gasosa, com ritmo da frequência cardíaca e volume ventilatório cadenciado podemos dizer que está no limiar ventilatório I (LI). O LI pode ser identificado quando ocorre equivalência entre o consumo de oxigênio e a produção de dióxido de carbono. Por outro lado, quando o esforço está acima do LI, com o aumento da carga contínua e progressiva e a redução da capacidade adaptativa (cardiorrespiratória e principalmente metabólica) atingem seus limites. A partir desse ponto, ocorre incremento do dióxido de carbono superior ao do volume de oxigênio, ou seja, perturbação gasosa, aumento abrupto da frequência cardíaca. Essas alterações supracitadas ocorrem a partir do PCR também conhecido como limiar anaeróbico e/ou limiar ventilatório II (LII). De um ponto de vista prático, o LII ou também conhecido como limiar anaeróbico, pode ser entendido como a mais alta intensidade que pode ser realizado um esforço sem a participacao significante do metabolismo anaeróbico. Na sessão seguinte o objetivo será discutir os protocolos para a avaliação do VO2máx,. bem como suas interpretações.

Avaliação do vo2 máximo

Avaliação do VO 2 máximo sem teste de esforço físico Podemos avaliar o consumo máximo de oxigênio por meio de testes que envolvem esforço físico e também podemos estimar o consumo de oxigênio sem a necessidade de esforço físico. Apontaremos algumas vantagens na realização de um teste sem esforço físico: • • • •

Técnicas mais simples; Menos onerosas e de rápida aplicação; Estimar a aptidão cardiorrespiratória em estudos epidemiológicos; Principalmente em localidades com pouca infraestrutura, onde não seria possível uma avaliação indireta feita por meio de testes de campo (piscina, pista de atletismo ou ciclismo, quadras, bosques ou ruas). • Você é contratado para estimar a aptidão cardiorrespiratória de um colégio particular inteiro (700 alunos), porém conta apenas com uma semana para realizar este trabalho; • Você é contratado para avaliar a aptidão cardiorrespiratória em uma convenção de vendas (100 vendedores), porém deverá apresentar um laudo contendo o nível de aptidão cardiorrespiratória de cada sujeito no final do evento (duração do evento 2 horas); • Você quer realizar um estudo científico (epidemiológico) na população. Seu objetivo é mensurar o risco de morbidade e mortalidade por doenças crônico-degenerativas associadas a baixos níveis de aptidão cardiorrespiratória e atividade física. Terá que avaliar o VO2máx. de um grande número de pessoas. Existem diversos teste na literatura e foi escolhido o protocolo de George et al. (1997) para estimativa do VO2máx sem testes de esforço físico. O protocolo de (GEORGE et al, 1997) necessita de algumas informações (IMC AF1-10, S, HF1-13), para estimar o VO2máx. Com os dados em mãos, será realizado um cálculo para estimar o VO2máx: [Equação para ambos os gêneros – VO2máx. = 44,895 + 0,688 (AF1-10) - 0,823 (IMC) - 7,042 (S) + 0,738 (HF1-13)]. Onde: IMC = Índice de Massa Corporal em kg/m2; AF1-10 = Nível de atividade física (escala modificada de 0 a 10, tabela 4); S = Gênero 0 Feminino 1 Masculino; HF1-13 = Habilidade funcional percebida segundo a tabela 5.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Quadro 1 Escala de pontuação modificada utilizada para avaliar o nível de atividade física (AF1-10) Selecione o número que melhor descreve seu nível geral de atividade física para os últimos 6 meses. 0 = Evita andar ou fazer esforço; Exemplo: sempre usa o elevador, dirige sempre que possível em vez de caminhar. 1 = Atividade leve: Caminha por prazer, habitualmente usa degraus, ocasionalmente se exercita suficientemente para ocasionar respiração intensa ou transpiração. 2 = Atividade moderada: 10 a 60 minutos por semana de atividade moderada; assim como golfe, montar a cavalo, exercícios calistênicos, tênis de mesa, boliche, levantamento de peso, trabalho no quintal, limpeza de casa, exercício de caminhada. 3 = Atividade moderada: Mais de 1 hora por semana de atividade moderada como descrito acima. 4 = Atividade vigorosa: Corre menos que 1,6 km por semana ou gasta menos que 30 minutos por semana em atividade física equivalente assim como corrida ou trote, natação, ciclismo, remo, pular corda, corrida no lugar, ou está engajado em atividades tipo aeróbias vigorosas assim como futebol, basquetebol, tênis, jogos de raquete, ou handebol. 5 = Atividade vigorosa: Corre de 1,6 km a 8 km por semana ou gasta de 30 a 60 minutos por semana em atividade física equivalente como descrito acima. 6 = Atividade vigorosa: Corre de 8 km a 16,1 km por semana ou gasta de 1 a 3 horas por semana em atividade física equivalente como descrito acima. 7 = Atividade vigorosa: Corre de 16,1 km a 24,1 km por semana ou gasta de 3 a 6 horas por semana em atividade física equivalente como descrito acima. 8 = Atividade vigorosa: Corre de 24,1 km a 32,2 km por semana ou gasta de 6 a 7 horas por semana em atividade física equivalente como descrito acima. 9 = Atividade vigorosa: Corre de 32,2 km a 40 km por semana ou gasta de 7 a 8 horas por semana em atividade física equivalente como descrito acima. 10 = Atividade vigorosa: Corre mais de 40 km por semana ou gasta mais de 8 horas por semana em atividade física equivalente como descrito acima. Fonte: GEORGE et al. (1997)

Avaliação do vo2 máximo

Quadro 2 Escala de pontuação utilizada para avaliar a Habilidade Funcional Percebida (HF1-13) Exercício contínuo por 1,6 km. Que ritmo de exercício é correto somente para você não tão fácil e não tão difícil? Circule o número apropriado (qualquer número de 1 a 13). 1. Caminhada para um ritmo lento (12 minutos e 8 segundos ou mais por km ou 4,9 kph de velocidade). 2. 3. Caminhada para um ritmo médio (11 minutos e 12 segundos por km ou 5,4 kph de velocidade). 4. 5. Caminhada para um ritmo rápido (10 minutos e 11 segundos por km ou 5,9 kph de velocidade). 6. 7. Trote para um ritmo lento (9 minutos e 5 segundos por km ou 6,6 kph de velocidade). 8. 9. Trote para um ritmo médio (7 minutos e 53 segundos por km ou 7,6 kph de velocidade). 10. 11. Trote para um ritmo rápido (6 minutos e 35 segundos por km ou 9,1 kph de velocidade). 12. 13. Corrida para um ritmo rápido (5 minutos e 54 segundos por km ou 10,2 kph de velocidade).

Com que rapidez você percorreria a distância de 4,8 km sem ficar ofegante ou demasiadamente cansado? Circule o número apropriado (qualquer número de 1 a 13). 1. Eu poderia caminhar a distância inteira em um ritmo lento (12 minutos e 8 segundos ou mais por km ou 4,9 kph de velocidade). 2. 3. Eu poderia caminhar a distância inteira em um ritmo médio (11 minutos e 12 segundos por km ou 5,4 kph de velocidade). 4. 5. Eu poderia caminhar a distância inteira em um ritmo rápido (10 minutos e 11 segundos por km ou 5,9 kph de velocidade). 6. 7. Eu poderia trotar a distância inteira em um ritmo lento (9 minutos e 5 segundos por km ou 6,6 kph de velocidade). 8. 9. Eu poderia trotar a distância inteira em um ritmo médio (7 minutos e 53 segundos por km ou 7,6 kph de velocidade). 10. 11. Eu poderia trotar a distância inteira em um ritmo rápido (6 minutos e 35 segundos por km ou 9,1 kph de velocidade). 12. 13. Eu poderia correr a distância inteira em um ritmo rápido (5 minutos e 54 segundos por km ou 10,2 kph de velocidade). Fonte: GEORGE et al. (1997) *kph – quilometro por hora (SI)

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Avaliação do VO 2 máximo com testes de campo Além do teste sem esforço, outra forma muito utilizada para avaliar o consumo máximo de oxigênio é utilizando teste de campo. A grande maioria dos testes de campo, existentes na literatura envolvem basicamente três atividades distintas: caminhada (velocidade inferior a 8 km/h), trote (velocidade entre 8,1 – 10,7 km/h) e corrida (igual ou superior 10,8 km/h) (BALKE, 1963). Outro fator interveniente que devemos considerar é sua experiência motora anterior. Podemos apontar as seguintes vantagens: • Não necessitam de um ergômetro para sua aplicação; • Mais próximo a especificidade do treinamento; • Podem ser aplicados fora de uma situação laboratorial (extremamente controlada); • Quase completa ausência de recursos materiais para sua realização; • Possibilita um grande número de pessoas simultaneamente; • Mais práticos, baratos, fáceis e rápidos de serem aplicados; • Apresenta alta aplicabilidade devido à flexibilidade de utilização em diferentes lugares, tais como: quadras de futebol, pistas de atletismo, quadras, ruas, ginásios, etc. A nossa sugestão é o protocolo de Cooper (COOPER, 1968) que consiste em teste de caminhada ou corrida de 12 minutos. O avaliado deverá percorrer a maior distância possível em 12 minutos de caminhada, corrida ou utilize a combinação de ambos. Ela deve ser adequada ao seu ritmo para poder completá-la. População alvo são crianças, adolescentes, adultos e idosos com baixo condicionamento físico ou atletas, para ambos os gêneros. A faixa etária é entre 17 a 52 anos. Para realizar o cálculo de estimativa do VO2máx. utilizaremos a equação generalizada para ambos os gêneros: VO2máx. (mL/kg/min) = (0,0268 (DP) – 11,30). Onde: DP = distância percorrida em metros.

Avaliação do vo2 máximo

Tabela 5 Nível de capacidade aeróbica para MULHERES de acordo com o resultado da distância percorrida em metros para o teste de caminhar e correr de 12 minutos Categoria de capacidade aeróbia

Idade (anos) 13-19

20-29

30-39

49-49

50-59

60 ou mais

Muito fraca

≤ 1610

≤ 1550

≤ 1510

≤ 1420

≤ 1350

≤ 1260

Fraca

1611-1899

1551-1799

1511-1699

1421-1589

1351-1509

1261-1399

Média

1900-2080

1800-1979

1700-1969

1590-1799

1510-1699

1400-1599

Boa

2081-2300

1980-2169

1970-2089

1800-2009

1700-1909

1600-1759

Excelente

2301-2430

2170-2330

2090-2240

2010-2160

1910-2090

1760-1900

Superior

≥ 2431

≥ 2331

≥ 2241

≥ 2161

≥ 2091

≥ 1901

Fonte: COOPER (1982)

Tabela 6 Nível de capacidade aeróbica para HOMENS de acordo com o resultado da distância percorrida em metros para o teste de caminhar e correr de 12 minutos Categoria de capacidade aeróbia

Idade (anos) 13-19

20-29

30-39

49-49

50-59

60 ou mais

Muito fraca

≤2090

≤1960

≤1900

≤1830

≤1660

≤1400

Fraca

2091-2209

1961-2119

1901-2099

1831-1999

1661-1879

1401-1649

Média

2210-2519

2120-2409

2100-2409

2000-2249

1880-2099

1650-1939

Boa

2520-2779

2410-2649

2410-2519

2250-2469

2100-2329

1940-2129

Excelente

2780-3000

2650-2830

2520-2720

2470-2660

2330-2540

2130-2490

Superior

≥ 3001

≥ 2831

≥ 2721

≥ 2661

≥ 2541

≥ 2491

Fonte: COOPER (1982)

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Avaliação do VO 2 máximo (preditor) com testes com ergômetros (máximos e submáximos) O teste ergométrico é o método aceito universalmente de baixo custo para identificar doenças cardiovasculares (isquemia, arritmia, distúrbios hemodinâmicos, capacidade aeróbica) e diagnosticá-las. Além disso, possibilita programar e individualizar o teste com finalidade de avaliar: respostas clínicas, resposta terapêutica, tolerância ao esforço, hemodinâmicas, autonômicas, eletrocardiograma, metabólicas, ventilatórias (ANDRADE et al., 2010). O teste ergométrico é um procedimento clínico, no qual o objetivo será avaliar o funcionamento do coração por meio de eletrocardiógrafo. Já o teste ergoespirométrico permite avaliar o potencial aeróbico utilizando de um analisador de gases que possibilita identificar as zonas ideais para treinamento aeróbico. O teste ergoespirométrico pode ser realizado concomitantemente com o teste ergométrico. No teste ergoespirométrico, é utilizado o analisador de gases para obter as seguintes informações: frequência ventilatória, frequência respiratória, quantidade de dióxido de carbono exalado e o consumo máximo de oxigênio, que por sua vez, permite avaliar o limiar ventilatório I e II (ANDRADE et al., 2010). Os testes podem ser realizados com protocolos máximos e submáximos. No protocolo máximo, o avaliado atingirá 100% do esforço fisiologicamente possível. Esta é considerada por diversos fisiologistas do exercício como a melhor maneira de identificar problemas ou patologias relacionadas ao sistema cardiovascular e respiratório. Nos protocolos submáximos, o avaliado atingirá 85% de sua capacidade física máxima e o restante 15% será mensurado por meio de cálculo de extrapolação da frequência cardíaca ou ainda, tempo de realização do teste. São geralmente aplicados em populações sedentárias, cardiopatas, crianças, adultos, idosos e atletas. No entanto, devemos seguir algumas recomendações e indicações gerais para a interrupção do teste de esforço físico para adultos aparentemente saudáveis (ACSM, 2000): 1. Início de angina ou sintomas anginosos; 2. Queda significativa (20 mmHg) da PAS ou falha na elevação da PAS c/ aumento na intensidade de exercício; 3. Aumento excessivo da PA: PAS > 260mmHg ou PAD >115 mmHg; 4. Sinais de má perfusão: tontura, confusão, ataxia, palidez, cianose, náuseas ou pele fria e úmida; 5. Não-aumento da frequência cardíaca com o aumento da intensidade de exercício;

Avaliação do vo2 máximo

6. 7. 8. 9.

Alterações perceptíveis do ritmo cardíaco; Solicitação da interrupção do teste pelo indivíduo; Manifestações físicas ou verbais de fadiga severa; Falha no equipamento.

Protocolo de Ellestad estimativa do consumo de oxigênio Entre os protocolos de rampa, o protocolos de Ellestad é utilizado tanto por médicos (principalmente cardiologistas) com o objetivo de individualizar e avaliar repostas clínicas e na área dos Profissionais de Educação Física com objetivo de individualização para a adequada prescrição do treinamento (ANDRADE et al., 2010). Os protocolos de rampa seguem padrões: incrementos de carga em tempos curtos, não existe tempo para “steady-state”, pouco confortável, maior precisão para identificar limiares. O protocolo de Ellestad foi criado pelo Dr. Myrvin Ellestad e é apresentado no quadro abaixo. Para estimar o consumo de oxigênio utilizamos a seguinte equação preditora: VO2máx. = 4,46 + (3,933 x tempo total do teste em minutos)

Tabela 8 Protocolo de Ellestad Estágio

Tempo em minutos

Velocidade em milhas / hora

Velocidade em km / hora

Inclinação da esteira ergométrica

1,7

3,0

10%

3,0

5,0

10%

4,0

6,5

10%

5,0

8,0

10%

6,0

9,5

15%

7,0

11,5

15%

8,0

13,0

15%

Fonte: MENEGHELO (2011)

Protocolo de velocidade do consumo de oxigênio máximo Importantes variáveis associadas ao VO2máx., que controla a intensidade do exercício é a velocidade que se consegue correr na intensidade do VO2máx. chamada de vVO2 máxima (vVO2máx.).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

A vVO2máx. pode ser avaliada utilizando teste progressivo sendo realizado em esteira motorizada, com inclinação mantida em 1,0% ao longo do protocolo. A velocidade inicial deve ser de 7,0 kmh-1, com incrementos de 1,0 kmh-1min-1, progredindo até a exaustão voluntária. Dessa forma, a vV̇ O2max deve ser considerada a velocidade de corrida na qual, ocorreu a exaustão voluntária e que projetou o V̇ O2máx. (MASSINI et al., 2016). A vVO2máx. também pode ser avaliada em testes como o Running Field Test 5 min (5RFT) validado por DABONNEVILLE et al. (2003). O teste 5RFT consiste em o avaliado correr a maior distância possível no tempo de 5 minutos. A estimativa do VO2máx = m/min x 0,2 + 3,5, onde a distância (D) deve ser em metros por minutos (distância/tempo/minuto). Para calcular a vVO2máx podemos utilizar a velocidade instantânea (linear), na qual Velocidade = distância (metros) / tempo (segundos) e o resultado multiplicado por 3,6 para obter o valor em km, ou o vVO2máx expresso em quilômetros por hora, multiplicando por 12 a distância de corrida (d, em quilômetros) coberta durante o teste de 5 minutos: vVO2máx = 12 x d (DABONNEVILLE et al., 2003).

Protocolo de Ãstrand O protocolo de Ãstrand (1954) não utiliza cargas elevadas e inclinação, sendo considerado um protocolo seguro para ser realizado por indivíduos treinados ou sedentários, população jovem ou idosa. Além disso, o protocolo é realizado em bicicleta ergométrica tornando-o bem seguro e fácil de ser aplicado fora do espaço laboratorial. Critérios para a realização do teste: 1 – – – – 2 3

O protocolo é realizado em 2 blocos de 4 minutos sendo: Bicicleta ergométrica 4 minutos com carga aquecimento (AQ), com 50 a 100 watts 4 minutos com carga de esforço (CE), sendo 4% da massa corporal (MC) em watts Portanto cada 50 watts equivalem à 1 kg Frequência cardíaca (FC) na CE deve ficar entre 140 -170 bpm O ritmo deve ser constante entre 50 - 60 rotações por minuto (rot/min), ou 22 km/h.

Avaliação do vo2 máximo –

Recomendação 1: no último minuto da carga de aquecimento, a frequência cardíaca tem que chegar próximo aos 128 bpm, se isso não acontecer corre o risco da frequência cardíaca, na carga de esforço, não chegar entre 140-170 bpm. Dessa forma, se no último minuto da carga de AQ o valor da frequência cardíaca não estiver adequado, pode ser realizado mais um ajuste de carga acrescentando entre 25 a 50 watts.

–

Recomendação 2: caso seja necessário, no 2º minuto da carga de esforço é possível realizar um ajuste de carga (incrementar entre 25 a 50 watts) com o objetivo de que a frequência cardíaca permaneça próximo aos valores correspondentes dessa etapa do teste (entre 140-170 bpm).

Tabela 9 Protocolo de Ãstrand Minutos “aquecimento”

FC “aquecimento”

Minutos “carga de esforço”

FC “carga de esforço”

Fonte: ÃSTRAND; RYHMING (1954)

Vamos ao exemplo: na Tabela 10, temos um exemplo dos dados coletados durante um teste com um indivíduo de 45 anos de idade, massa corporal de 100 kg, sexo masculino, sedentário com sobrepeso, saudável. Após o ajuste da bicicleta ergométrica, o indivíduo irá realizar 4 minutos com carga aquecimento de 50 watts (1 kg). Em seguida, acrescentaremos 150 watts completando 200 watts (4 kg) para os 4 minutos de carga esforço. Tome nota da frequência cardíaca minuto a minuto.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Tabela 10 Exemplo do Protocolo de Ãstrand realizado com indivíduo do sexo masculino, massa corporal 100 kg Minutos

Frequência Cardíaca – Carga de Aquecimento (bpm)

Frequência Cardíaca – Carga de Esforço (bpm)

143

105

156

115

157

128

166

Fonte: adaptado de (ÃSTRAND; RYHMING, 1954)

Podemos notar na Tabela 10 que o protocolo seguiu todas as recomendações (1 e 2). Para calcular o valor estimado do VO2máx. será utilizado o valor da FC do último minuto de teste da carga de esforço (CE), correspondente a 166 bpm. Com esse valor precisamos do nomograma (Figura 19) para traçar a reta e então identificar o valor do VO2máx. (em litros por minuto) desse indivíduo. O nomograma de Ãstrand é autoexplicativo, portanto, é bem simples de utilizá-lo. Observado o lado esquerdo do nomograma, temos os valores da frequência cardíaca chamada pelo autor de Frequência de pulso de ambos os sexos (homens ♂ e mulheres ♀). No lado direito temos os valores referentes a Carga de trabalho em watts de ambos os sexos (homens ♂ e mulheres ♀). Dessa forma, o primeiro passo será selecionar o valor em watts que foi utilizado na carga de esforço (no nosso exemplo 200 watts). O segundo passo é encontrar na coluna da Frequência de pulso o valor de frequência cardíaca atingida no último minuto de teste (no nosso exemplo 166 bpm). É necessário tracar uma reta ligando os pontos entre os dois valores (Frequência de pulso e Carga de trabalho em watts). Essa reta cruzará a coluna do meio (em diagonal) com os valores relativos ao VO2máx. estimados pelo teste. Portanto, ao ligar os valores da frequência de pulso (166 bpm) e da carga de trabalho em watts (200 watts), identificamos o valor de 3,6 litros por minuto de VO2máx. para o nosso exemplo. Além disso, temos um pequeno quadro no nomograma que são os fatores de correção pela idade e frequência cardíaca máxima atingida durante o teste. Ainda utilizando os valores do nosso teste de exemplo, o indivíduo tem 45 anos, então o valor encontrado deve ser multiplicado pelo valor de correção (3,6 x 0,78 = 2,80 litros por minuto de VO2máx.). Concluído, o indivíduo de 45 anos de idade, massa corporal de 100 kg, sexo masculino, sedentário com sobrepeso, saudável

Avaliação do vo2 máximo

que realizou o protocolo de Ãstrand e atingiu 166 bpm no último minuto do teste com 200 watts de carga de trabalho tem o VO2máx. estimado de 2,80 L/ min ou 28,08 mL/kg/min.

Figura 19 Nomograma de Ãstrand

Fonte: ÃSTRAND; RYHMING (1954)

Prescrição do exercício utilizando os valores do teste de esforço Durante os testes de esforço é muito importante que o avaliador mensure minuto a minuto as variáveis de: frequência cardíaca, percepção subjetiva de esforço (PSE) e o volume ventilatório (VE). Com esses valores (VO2máx, FC, PSE e VE), podemos realizar uma análise mais detalhada da resposta fisiológica

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

durante o esforço e a partir disso utilizar alguns parâmetros para a prescrição e/ou monitoramento da intensidade durante o exercício. Para a melhor compreensão utilizamos um exemplo do teste de Ellestad e os valores coletados durante o teste (Tabela 11).

Tabela 11 Protocolo de Ellestad com um indivíduo do sexo masculino massa corporal de 70 kg, 20 anos de idade, saudável, moderadamente treinado. Idade = 20 anos

Estágios

Tempo (min)

FCmáx estimada = 200 bpm Velocidade (km/h)

Inclinação (%)

FC (bpm)

PSE (escala)

3,0

10%

1 1

2 3

115

125

134

141

156

165

178

186

191

5 6 7

5,0

10%

6,5

10%

8 4

5 6 7

12 13 14 15 16

8,0

10%

9,5

15%

11,5

15%

13,0

15%

FÓRMULA DE ELLESTAD VO2máx. (mL/kg/min) = 4,46 + (3,933 x tempo máximo de esforço (min)) VO2máx. (mL/kg/min) = 4,46 + (3,933 x 12 min) = 51,65 Fonte: adaptado de (MENEGHELO, 2011)

Avaliação do vo2 máximo

Utilizando os valores do teste acima podemos iniciar o preenchimento de alguns parâmetros importantes na ficha do praticante. O primeiro parâmetro é a Frequência Cardíaca Máxima (FCmáx) atingido durante o esforço. No nosso exemplo o valor atingido foi de 191 bpm. Geralmente praticantes de atividades físicas e profissionais utilizam a FCmáx para prescrever a intensidade do esforço. No entanto, a frequência cardíaca deve ser um parâmetro de monitoramento e não de prescrição. A forma correta de prescrever o treinamento aeróbico é utilizando o consumo máximo de oxigênio VO2máx. Contudo, quando o praticante e/ou profissional não tem outra ferramenta, a FCmáx. pode ser utilizada para prescrição. A recomendação é que utilize o cálculo corrigido ou utilize a fórmula da frequência cardíaca de reserva (FCreserva). Vamos aos exemplos, utilizando a fórmula desenvolvida por Karvonen (1988): FCmáx = 220 bpm - idade anos. O nosso exemplo na tabela acima tem 20 anos, ou seja, sua FCmáx estimado pela fórmula de Karvonen seria 200 bpm (220 -20 = 200). No entanto, no teste de Ellestad o máximo atingido foi 191 bpm. Quando o praticante e/ou profissional utiliza o valor predito da FCmáx para prescrever o esforço, pode ocorrer uma subestimada principalmente com percentuais de intensidade mais baixos (50 e 60 %FCmáx.). Por exemplo, vamos prescrever uma intensidade de 60% FCmáx e vamos utilizar o valor da FCmáx. estimada de 200 bpm. O treinamento deverá ser realizado com a FC de 120 bpm. Sabemos que a intensidade de 60% da FCmáx. é uma intensidade leve para moderada, no entanto, 120 bpm não representa essa intensidade para um indivíduo de 20 anos de idade. Quando utilizamos a fórmula da frequência cárdica de reserva FCreserva (FCreserva = ((FCmáx. – FC de repouso) x intensidade do esforço (%)) + FC de repouso encontraremos valores bem diferentes: FCreserva = ((200 bpm – 70 bpm) x 0,60) + 70 = 148 bpm.

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 20 Cálculo de intensidade de 60% da Frequência Cardíaca de Reserva

Fonte: adaptado de (Juha Karvonen and Timo Vuorimaa. Heart Rate and Exercise Intensity During Sports Activities: Practical Application. Sports Medicine 5: 303-312 (1988)).

Dessa forma, podemos notar que a 60% da FCmáx = 120 bpm quando comparado com a 60% da FCreserva = 148 bpm temos uma diferença de aproximadamente 20%, ou seja, houve subestimativa da frequência cardíaca eu deveria ser utilizada como monitoramento da intensidade de 60% durante o esforço (SWAIN, 2000). Outro exemplo comum que ocorre com praticantes de treinamentos aeróbicos é quando eles sabem a frequência cardíaca que estão treinando, mas não sabem qual percentual representa da %FCmáx. Para solucionar esse problema podemos utilizar a equação proposta por Karvonen (1988): %FCmáx. = FC de trabalho – FC de repouso / FC máxima (FC máxima = 220 - idade) – FC de repouso Além disso, existe relação entre a FCmáx. e o VO2máx? A resposta é sim, existe relação entre FCmáx. e o VO2máx., no entanto, essa relação não é diretamente proporcional. Na figura abaixo podemos notar que o 100% do VO2máx. é diretamente proporcional ao 100% da FCmáx. Essa relação permanece muito próxima até 92% da FCmáx. apresentando diferença de 6%. Por outro lado, quando ultrapassamos os valores de 85% da FCmáx. e relacionamos com o VO2máx. a diferença é de mais de 10%. Dessa forma, quando o praticante se exercita e/

Avaliação do vo2 máximo

ou profissional prescreve a intensidade do esforço à 60% da FCmáx. o valor do VO2máx. é menor que 50% (SWAIN, 2000).

Figura 21 Relação entre a Frequência Cardíaca Máxima e o Volume de Oxigênio Máximo

Fonte: Adaptado de (HEYWARD, 2004)

Segundo o Quadro 3, o valor do VO2máx 100% foi de 51,65 mL/kg/min e o valor da 100% da FCmáx. igual a 191 bpm. Prescrevendo a intensidade do exercício a 60% da FCmáx. o praticante deveria manter aproximadamente 115 bpm. O valor de 60% da FCmáx é relacionado 45% do VO2máx. ou 23,24 mL/kg/min. Observando a tabela 2 do capítulo 3 o valor de 23,24 mL/kg/min são valores de VO2máx de paciente em pós infarto do miocárdio. Portanto, a prescrição da intensidade do exercício sem levar em consideração os valores do VO2máx. pode levar a subestimativa da capacidade física do praticante. Resumindo a prescrição da intensidade do treinamento aeróbico deve ser realizado a partir dos valores estimados ou em testes do VO2máx. A frequência cardíaca deve ser utilizada apenas como controle e monitoramento e controle de carga e sempre lembrado de utilizar cálculos corrigidos como sugestão a frequência cardíaca de reserva (KARVONEN et al, 1988). Para montar uma programação de treinamento para melhora do VO2máx. para um indivíduo saudável, que pratica regularmente atividade física

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(pratica corrida 2 vezes por semana com distância máxima entre 3 a 5 km, ritmo médio de 9 minutos por km, velocidade linear de 6,6 km/h), mas nunca correu provas longas. Portanto, o objetivo do cliente/praticante será uma prova com a distância de 15 km, por exemplo, a São Silvestre que acontece no último dia do ano. O cliente/praticante é homem, com massa corporal de 85kg, idade de 40 anos, saudável. O primeiro passo é realizar teste para avaliar a capacidade máxima de consumo de oxigênio (FCmáx. = 191 bpm, VO2máx. = 47,7 mL/kg/min). Em seguida, podemos iniciar a prescrição definindo a frequência semanal de treinamento, ou seja, a quantidades de dias na semana em que iremos estimular com treinamento. A sugestão são de 3 vezes na semana respeitando intervalo de recuperação de 24h entre as sessões afim de estabelecer boa recuperação bioenergético e nos tecidos musculares e conjuntivo (BESSA et al., 2016).

Quadro 1 Sugestão de frequência semanal de treinamento Exemplos

Segunda

Terça

Quarta

Quinta

Sexta

Sábado

Domingo

Off

Fonte: quadro de sugestão dos próprios autores. *Off = dia sem treinos; x = dia com treino

Na Figura 22, disponibilizamos um exemplo de gráfico para melhor compreendemos as sugestões de prescrição e intensidade que utilizaremos. Vale ressaltar que a nossa prescrição será apenas uma sugestão de prescrição a partir dos dados de um teste de Ellestad, mas é possível usar medidas diretas do VO2máx. ou ainda utilizar outras avaliações por exemplo, a vVO2máx., Ãstrand, dentre outras. Normalmente a partir de 85% da FCmáx. ocorre a predominância do metabolismo anaeróbico. Utilizando a fórmula de Karvonen (FCmáx. = 220 - idade) o nosso cliente apresentaria FCmáx. = 180 bpm. No entanto, no teste o nosso cliente atingiu o valor de FCmáx. = 191. Como recomendação utilizaremos o valor do teste e não a estimativa pela fórmula (KARVONEN; VUORIMAA, 1988). Como mencionamos anteriormente acima de 85% FCmáx. ocorre a predominância do metabolismo anaeróbico, a frequência cardíaca do nosso cliente será de 85% FCmáx =162 bpm. Podemos identificar na Figura 22, a partir do valor

Avaliação do vo2 máximo

de 165 bpm o metabolismo anaeróbico é predominante. No entanto, não limita nosso cliente a continuar o esforço por um período de média duração. Por outro lado, a FC acima de 178 bpm limita nosso cliente a poucos minutos de esforço contínuo.

Figura 22 Teste de Ellestad interpretação gráfica para prescrição do exercício FALTAM AS UNIDADES DOS EIXOS X (FC) e Y (min)

Fonte: Informações baseadas nas experiencias em teste realizados pelos autores.

Quando temos o objetivo de aumento do VO2máx. faz-se necessário realizar treinos acima do PCR (também conhecido como limiar ventilatório 2), discutido no capítulo 6. Fazendo analogia com treinamento de força (musculação) quando o objetivo do praticante incremente força ou secção transversa muscular é comum o aumento de carga de trabalho. Por exemplo, 3 séries de 10 repetições são realizadas com a carga de 100 kg. Para promover novos ajustes fisiológicos (força ou secção transversa muscular) o praticante deve incrementar intensidade ou volume. Lembre-se que intensidade e volume são variáveis interdependentes, portanto, quando ocorre o aumento em 1 das variáveis a tendência é a redução na outra variável (Figura 23).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Figura 23 Interdependência do volume e intensidade no treinamento

Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

Nesse contexto, quando o praticante incrementa a intensidade, por exemplo, 110 kg é comum não atinja o mesmo número de repetições (10 repetições) sendo necessário reduzir o volume do treino para 8 repetições consequentemente. Voltando ao nosso exemplo do praticante de corrida com objetivo de realizar uma prova de 15 km, é importante o aumento do VO2máx., isso permitirá a realização da prova em menor tempo e melhor velocidade. Um dos aspectos importantes na melhora do VO2máx. está na relação do tempo de prova e fadiga. Lembrando que o nosso praticante tem o ritmo médio 9 minutos por km e velocidade de 6,6 km/h, para terminar 15 km levaria aproximadamente 2 horas e 27 minutos. Provas muito longa duração, mesmo com velocidade abaixo do LI podem

Avaliação do vo2 máximo

levar a fadiga energética (HEYWARD, 2004; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014; ROBERGS, 2004; SCHNEIDER et al., 2017). Para realizar treinamentos acima do PCR (acima de 85%FCmáx.) será necessário fracionar o treinamento, realizando treinamentos atualmente chamados de treinamentos intervalados de alta intensidade conhecido pelo termo na língua inglesa HIIT (high intensity interval training) (MACINNIS; GIBALA, 2017). Existe vasta publicação na literatura sobre os benefícios do treinamento HIIT, contudo, os aspectos que dificultam comparação entre as pesquisas sobre o HIIT são: fragilidades que apontam no raciocínio teórico; nos diferentes métodos utilizados; e mesmo nas conclusões, todas derivam de discordância metodológica associado principalmente ao desenho experimental. Portanto, não temos um único protocolo de treinamento HIIT, dessa forma, para melhor compreender a utilização de algum protocolo de treinamento HIIT utilizaremos a definição proposta por Macinnis & Gibala, (2017). Segundo os autores, o HIIT pode ser definido como esforço próximo do máximo, realizado na intensidade que elícita ≥ 80% (frequentemente 85-95%) da máxima frequência cárdica separados por algumas propostas: 1) High-Intensity Interval Training (HIIT): intensidade que elícita igual ou acima de 80% da frequência cárdica máxima, tempo de duração até 2 minutos; 2) Sprint Interval Training (SIT): esforços “total” ou “supra máximos” 100% da frequência cárdica máxima, tempo de duração 20, 30, 40, 45, 50, 60 segundo; e 3) Moderate Intensity Continuous Training (MICT): contínuo e com intensidades entre 80-85% da frequência cárdica máxima, tempo de duração aproximadamente 5 minutos. Podemos notar que as propostas supracitadas acima são bem diferentes entre volume e intensidade. Devemos escolher a proposta que mais se aproxime da especificidade da modalidade esportiva e/ou metabolismo exigido durante a competição. Nesse contexto, nossa sugestão será moderate intensity continuous training, o motivo é simples queremos trabalhar o VO2máx. mas não podemos esquecer que o objetivo do praticante é uma prova de 15 km. Portanto, realizar treinamentos com intensidades vigorosas e volumes reduzidos podem não ser o suficiente para melhora do VO2máx. e/ou a manutenção do ritmo de prova. Nosso praticante já realiza corridas entre 3 a 5 km então devemos incrementar quilometragem velocidade gradativamente durante as sessões de treinamento. Podemos iniciar a semana (segunda-feira) com treinamento de moderada intensidade (75% do VO2máx.), no qual, o objetivo é manter essa intensidade durante 6 km, ou seja, 1 km acima do habitual. No próximo treino (quarta-feira) podemos trabalhar os treinamentos de alta intensidade (próximo ao 100% do

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

VO2máx.) estimulando a biogênese mitocondrial (JOSEPH et al., 2006; KOH et al., 2017) e ajustes periféricos e centrais associados a VO2máx (CAREY et al., 2001; HAWLEY et al., 2014) (detalhes dos ajustes periféricos e centrais associados ao VO2máx. leitura do capítulo 3). Dessa forma, nossa sugestão são treinamentos intervalados com 85-87% do VO2máx., ao invés de marcar por tempo, o praticante deverá cumprir à distância de 1 km. Para manter o mesmo volume de treinamento da primeira sessão de treinamento (segunda-feira) o praticante deverá realizar 6 “tiros” de 1 km totalizando 6 km. No último treino da semana (sexta-feira) nossa sugestão de treino regenerativo, com intensidade leve, mas volume alto, por exemplo, distância de 8 km e a intensidade de 70% VO2máx. (Tabela 12). Para justificar melhor a nossa sugestão de divisão de treinamento associado as intensidades e os metabolismos energéticos, seguimos o heterocronismo da recuperação proposto por Monteiro (2011). Dessa forma, quando se estimula priorizando o metabolismo aeróbico, antes que ocorra outro estímulo para o mesmo metabolismo são necessárias 48 horas (ou mais) de intervalo entre as sessões de treinamento, para que ocorra recuperação suficiente; já se o estímulo seguinte priorizar o metabolismo anaeróbio lático, 24 horas são suficientes para recuperação; e se o estímulo seguinte priorizar o metabolismo anaeróbio alático, apenas 6 horas são suficientes para recuperar. Contudo, se o estímulo inicial priorizar o metabolismo anaeróbico lático, os intervalos necessários para uma recuperação adequada são: 48 horas ou mais para outro estímulo priorizando o mesmo metabolismo, no entanto, 24 horas para o metabolismo anaeróbio alático e apenas 6 horas para o aeróbico. Portanto, a sugestão dos treinos mais intensos no início da semana, e o treinamento de maior intensidade na quarta-feira deixando o treinamento mais longo para o fim da semana com a maior predominância aeróbica respeitando o heterocronismo da recuperação (Tabela 13).

Avaliação do vo2 máximo

Tabela 12 Sugestão de treinamento com objetivo de incremento do VO2máx. para prova de 15 km SEMANA Parâmetros

Segunda-feira

Intensidade (VO2máx.) 75% VO2máx.

Quarta-feira

Sexta-feira

85-87% VO2máx.

70% VO2máx.

Frequência cardíaca (bpm)

Exemplo: entre 156 – 168 bpm (Figura 15)

Exemplo: entre 178 – 182 bpm (Figura 15)

Exemplo: entre 140 – 156 bpm (Figura 15)

Velocidade (km/h)

Exemplo: 8 km/h

Exemplo: 9,5 km/h

Exemplo: 7,0 ou 7,5 km/h

Volume (km)

6 km

8 km

Metade do tempo para realizar o “tiro”. Exemplo duração de 6 minutos, recuperação de recuperação 3 minutos

Intervalo de Recuperação (min)

• • • •

Observação: Monitore a intensidade (VO2máx.) utilizando os valores de FC. Utilize a tabela 9 para relacionar o VO2máx. com FCmáx. Ajuste a intensidade do treinamento sempre que necessário Objetivo será manter a FC próximo ao valor associado a intensidade do VO2máx. evitando a fadiga precoce. Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

Tabela 13 Heterocronismo da recuperação associado ao metabolismo Intervalo entre os estímulos Estímulo inicial

Intervalo de 6 horas

Intervalo de 24 horas

Repetir o estímulo (48 horas)

aeróbico

anaeróbico alático

anaeróbico lático

aeróbico

anaeróbico lático

aeróbico

anaeróbico alático

anaeróbico lático

anaeróbico alático

anaeróbico lático

aeróbico

anaeróbico alático

Fonte: Informações baseadas nas experiencias em teste realizados pelos autores e informações adaptadas de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

O monitoramento do treinamento por meio da frequência cardíaca deve ser constante. Assim que a frequência cardíaca começar a reduzir sem alterações de carga de treinamento (volume e intensidade) será o momento de realizar alterações no volume do treinamento. Realizaremos alterações de volume por motivo bem simples, o objetivo do praticante não é correr 100 metros em 9,58 segundos (Recorde do atleta velocista olímpico Usain Bolt). O objetivo será realizar prova de longa distância 15 km. Dessa forma, precisamos implementar quilometragem e além disso, atingirmos velocidade adequado para o término da prova abaixo de 2 horas. A sugestão será de 8 km/h (1 hora e 52 minutos de prova) ou 9 km/h (1 hora e 40 minutos).

Tabela 14 Periodização de 12 semanas para 15 km Periodização de 12 semanas Mês

Semanas

Dias de treino

Entre 12-13 km

Dia D (15km)

Objetivo: Distância

Entre 7-8 km

Entre 9-10 km

Fonte: Informações baseadas nas experiencias em teste realizados pelos autores e informações adaptadas de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

A Tabela 14 mostra a importância de incrementar volume e posteriormente velocidade durante a periodização. A periodização deve ser regressiva, ou seja, uma semana antes da prova o praticante deve ser capaz de correr por 12 km, mantendo o ritmo de 8 ou 9 km/h. Entre três a quatro semanas antes, o praticante deve ser capaz de correr por 9 a 10 km, mantendo o ritmo de 8 ou 9 km/h. Entre sete e oito semanas antes, o praticante deve ser capaz de correr por 7 a 8 km, mantendo o ritmo de 8 ou 9 km/h. Resumindo, a frequência cardíaca deve ser utilizada como parâmetro de monitoramento do esforço cardíaco. Além disso, a frequência cardíaca está relacionada com o consumo de oxigênio. Dessa forma, torna-se importante o monitoramento pela da frequência cardíaca para o controle de carga de treinamento. Vale ressaltar que as planilhas de treinamento e/ou exemplos supracitadas são sugestões de treinamento, e, portanto, devemos levar em consideração outros fatores tais como: variabilidade interindividual, individualidade biológica, rendimento crescente, valores iniciais e progressão (HEYWARD, 2004).

Gasto calórico vs exercício

Consumo de oxigênio e mensuração da produção de energia O gasto energético durante o repouso e o esforço são associados aos processos metabólicos aeróbico ou anaeróbico, os quais, fornecem energia oriunda dos substratos energéticos (composto orgânicos) transformando-os em energia química, resultado em ATP (RATAMESS et al., 2014; ROBERGS, 2004; SCOTT, 2011b; VEZINA et al., 2014) Um mmol de ATP degradado produz o equivalente a 7,3 kcal. A energia potencial liberada pela oxidação de um mol de glicose é de 686 kcal. Portanto, o valor de eficiência do metabolismo aeróbia pode ser calculado considerando:

38 mmol de ATPs x 7,3 kcal/mmol = 277,4 kcal Energia potencial total da glicose = 686 kcal (277,4 kcal / 686 kcal = 0,4043 ou 40% de energia para trabalho celular)

A eficiência metabólica da cadeia respiratória aeróbica é de aproximadamente 40%, sendo que os 60% remanescentes de energia livre da oxidação da glicose são liberados na forma de calor (GASTIN, 2001; KAPLAN, 2001; ACHTEN & JEUKENDRUP, 2004; HUG et al., 2005; BURGOMASTER et al., 2006; CHANCE et al., 2006). Segundo Motta (2007), um homem de 70 kg sedentário tem sua necessidade energética de aproximadamente 10.000 kj (2390,05 kcal) e energia contida em 1 ATP após sua hidrolise é de -30,5 kj (-7,28 kcal).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Portanto, esse indivíduo deve hidrolizar o equivalente a 328 moléculas ou 165 kg de ATP por dia. No entanto, o corpo contém somente cerca de 50 g de ATP. Dessa forma, cada molécula de ATP deve ser ressintetizada e desfosforilada mais de 3.000 vezes a cada 24 horas para suprir as necessidades energéticas desse individuo (MOTTA, 2007). Dessa forma, a produção de energia e calor pode ser mensurada e a unidade de medida utilizada é caloria. A caloria pode ser entendida como o calor necessário para elevar 1 g de água em 1° C, o que representa valor muito baixo de calor, sendo adotada a unidade em quilocalorias (kcal) (quilo = 1000 contêm 1000 calorias, 1 kcal = 4,186 kj) para determinar a taxa metabólica (SANTOS, 2013; VEZINA et al., 2014; KRAEMER et a., 2016). Em atividade física os métodos mais utilizados para mensurar o gasto energético são: calorimetria direta e calorimetria indireta. A calorimetria direta consiste em câmara hermética que mede o calor produzido que eleva a temperatura da água no compartimento envolta da câmara e a temperatura da água, permitindo calcular as quilocalorias durante determinando período (alimento + O2 à ATP + calor, ATP = calor pelo trabalho celular). Embora a calorimetria direta seja mais precisa para determinar a taxa metabólica, apresenta custo elevado, técnica complexa, sendo o motivo da maioria dos estudos utilizarem a calorimetria indireto na estimativa das quilocalorias utilizadas em atividades ou repouso (BURGOMASTER et al., 2006; GRASSI, 2005; REIS et al., 2011; SCOTT, 2011b; VOLP et al., 2011). A calorimetria indireta é uma técnica de custo aceitável, não invasiva na qual os instrumentos são mais leves e facilitam a manutenção da medida. Mas mesmo assim exige que o indivíduo respire dentro de uma máscara que pode ter dimensões variáveis. Mensura a quantidade de oxigênio (O2) inspirado e de dióxido de carbono (CO2) expirado pelos processos metabólicos (anaeróbico e/ou aeróbico), a energia fornecida dos substratos energéticos (carboidratos e ácidos graxos) que também necessitam de oxigênio e produz CO2 e água durante a sua metabolização (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; BURGOMASTER et al., 2006; CROWTHER et al., 2002; DOS SANTOS, 2013; GRASSI, 2005; KAPLAN, 2001; PINTO; LUPI; BRENTANO, 2011; REIS et al., 2011; VOLP et al., 2011). Portanto, todas as reações que liberam energia dependem da utilização do oxigênio, desse modo, quando medimos os valores O2 inspirado e de CO2 expirado, é possível determinar o percentual de cada substrato energético utilizado, bem como a produção de energia e a sua razão de troca respiratória.

Gasto calórico vs exercício

A razão da troca respiratória (RR) refere-se à razão do volume de oxigênio consumido (VO2) e o volume de CO2 produzido durante o metabolismo (aeróbico e/ou anaeróbico) (VCO2 / VO2). O gasto energético pode ser calculado pela RR, pois o oxigênio necessário para metabolizar o carboidrato e lipídio e o CO2 produzido são diferentes e estão em proporção específica. Para 1 molécula de glicose (C6-H12-O6) são adicionados 6 oxigênios e produzidos 6 CO2 (6 O2 + C6-H12-O6 à 6 CO2 + H2O + 30 ATP). Dessa forma, a RR da glicose será de 1,0 (6CO2/6O2 = 1,0). Por outro lado, quando ocorre a predominância do triacilglicerol (C16-H32-O2) durante o exercício, são adicionados 16 oxigênios e produzidos 23 CO2 (23 O2 + C16-H32-O2 à 16 CO2 + 16 H2O + 129 ATP), resultando em RR de 0,7 (16 CO2 / 23 O2 = 0,6956) (GASTIN, 2001; GRASSI, 2005; BURGOMASTER et al., 2006; PINTO et al., 2011; KRAEMER et al., 2016) (Tabela 15).

Tabela 15 Razão da troca respiratória dos carboidratos e gorduras Razão da troca Respiratória (RR)

Valor do RR

Macronutrientes

VCO2 / VO2

Carboidrato

6 CO2 / 6 O2

= 1,0

Gordura

16 CO2 / 23 O2

= 0,6956

Fonte: adaptado de (KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

Vale relembrar que os valores do consumo de oxigênio podem ser expressos de forma absoluta (litros por minuto – L/min) ou relativa (mililitros por minuto por quilograma de massa corporal – mL/kg/min) (DOS SANTOS, 2013; FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; GRASSI, 2005; MEIRELLES; GOMES, 2004; REIS et al., 2011; ROBERGS, 2004). Dessa forma, o consumo de oxigênio está relacionado com dispêndio de energia (caloria) de aproximadamente 5 kcal quando utilizamos uma mistura de carboidrato, gordura e proteínas com 1 litro de oxigênio (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; BURGOMASTER et al., 2006; CROWTHER et al., 2002; DOS SANTOS, 2013; GRASSI, 2005; KAPLAN, 2001; PINTO; LUPI; BRENTANO, 2011; REIS et al., 2011; VOLP et al., 2011).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Equivalência metabólica de trabalho (met) Mencionamos no capítulo 4, que a taxa metabólica em repouso deve ser mensurada em repouso, com o indivíduo em decúbito dorsal, após período de jejum e sem prática de exercícios. Por outro lado, a taxa metabólica em repouso varia com a idade e o gênero, sendo menor nas mulheres do que nos homens, e diminuindo com o avanço da idade (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014). No entanto, em repouso consumo oxigênio para a manutenção fisiológica do organismo. O consumo de oxigênio em repouso é representado pelo termo MET (equivalência metabólica de trabalho), igual a 3,5 mL/kg/min. Dessa forma, em repouso o consumo de 3,5 mL/kg/min será equivalente a 1 MET (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014). O gasto energético de atividades físicas pode ser expresso em termos de múltiplos de unidade de MET, ou seja, a expressão em MET também pode ser utilizada para expressar a quantidade de calorias gasta pelo indivíduo por kg de massa corporal por minuto ou hora (FOUREAUX; MAURO; PINTO, 2006; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014). Para converter o consumo de oxigênio (VO2) em calorias utilizamos o equivalente calórico de 1 litro de O2 varia de 4,7 kcal para gorduras a 5,05 kcal para carboidratos. Entretanto, por motivos práticos e comum erro pequeno, 5 kcal de O2 é o valor usado para converter VO2 (1 litro) em kcal/mim supracitado (ACHTEN; JEUKENDRUP, 2004; BURGOMASTER et al., 2006; CROWTHER et al., 2002; DOS SANTOS, 2013; GRASSI, 2005; KAPLAN, 2001; PINTO; LUPI; BRENTANO, 2011; REIS et al., 2011; VOLP et al., 2011). Vale relembrar, quando o VO2 estiver expresso em L/min, para converter para valores relativos em mililitros/kg/minuto (mL/kg/min), deve-se multiplicado por 1.000 para ser expresso em mL/min, e dividir pela massa corporal do indivíduo expresso em kg. Isso permite comparações entre indivíduos de diversos tamanhos corporais conforme mencionado no capítulo 3.2. Exemplificando, homem de 80 kg com VO2 = 2,4 L/min: (2,4 L/min x 1.000 mL/L) / 80 kg = 30 mL/kg/min. Dessa forma, para calcular o gasto energético total tanto em repouso quanto em atividade física, basta multiplicar as quilocalorias gastas por minuto (kcal/min) pela duração da atividade em minutos. Por exemplo, homem de 80 kg em repouso consome por quilo de massa corporal 3,5 mL/O2/min para a manutenção de funções vitais. Sabemos que

Gasto calórico vs exercício

cada 1 L de O2 consumido é equivalente a 5 kcal. Portanto, para encontrar o valor de mL/min equivalente a massa corporal total, devemos multiplicar 80 kg por 3,5 mL/kg/min, então, dividir por 1.000 para transformar o valor em L/min e finalmente multiplicar por 5 kcal (correspondente a 1 Litros de O2) e consecutivamente pelo tempo em minuto. Exemplificando, homem de 80 kg x 3,5 mL/kg/min = 280 mL/min; 280 mL/ min 1000 = 0,280 L/min x 5 kcal = 1,4 kcal/min x 60 min = 84 kcal/h x 24h = 2016,00 kcal/dia. No exemplo acima, notamos que um homem de 80 kg consome por minuto 0,280 L/min equivalente a 1,4 kcal por minuto, ou 84 kcal por hora, totalizando em 24h 2016,00 kcal. Entendendo essa relação de gasto energético minuto, hora e dia, fica fácil explicar o motivo que leva a população mundial engordar. Atualmente é muito fácil consumir calorias, pois há diversos alimentos que apresentam densidade calórica muito alta, além disso, são alimentos comuns no nosso cotidiano, por exemplo, balas (4-40 kcal), açúcar (25 kcal por 5 gr) no café ou no suco, bolachas (469 kcal por 100 gr), barra de cereal (108 kcal por 80 gr), dentre outros. Todos esses alimentos são leves (entre 5 a 100 gr), mas com alto valor calórico (entre 4 a 40 kcal). Quando dividimos seu valor calórico pelo seu peso notamos que esses alimentos apresentam alta densidade calórica. Dessa forma, um homem de 80 kg que consome 84 kcal por hora ao tomar 2 xicaras de café com 4 saches de açúcar, consumiu 100 kcal em 1 hora, apresentando saldo positivo de 16 kcal. Agora vamos ao exemplo do gasto energético da atividade física, programada, organizada com exercícios e tarefas a serem cumpridas durante uma periodização. Seguindo o exemplo supracitado, um homem de 80 kg que realiza na academia treinamentos 2 vezes por semana durante 1h, os primeiros 30 minutos são destinados a atividade com predominância do metabolismo aeróbico (exemplo corrida na esteira) e os outros 30 minutos são realizados exercícios de força popularmente chamados de musculação (series múltiplas, alternado por seguimentos). Para realizar o cálculo do gasto energético das atividades (musculação e corrida) precisamos saber qual é o consumo de oxigênio (VO2) durante cada atividade. Portanto, é imprescindível a avaliação do VO2máx. para estimar o gasto energético e para a prescrição adequada do treinamento. Na Tabela 16, apresentamos os valores exemplos de FCmáx (bpm); VO2máx (mL/kg/min) e MET. A partir do valor do teste de VO2máx., podemos calcular o MET máximo basta dividir o valor de consumo de oxigênio de repouso 3,5 mL/ kg/min pelo valor máximo atingido durante o teste (45 mL/kg/min 3,5 mL/kg/ min = 13 METs).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Portanto, o indivíduo pratica a corrida habitualmente em intensidade de 9 METs, monitorada por sua FC de trabalho (FC de reserva + FC de repouso = 70 bpm) que corresponde a 159 bpm e VO2máx. 31,50 mL/kg/min. Agora que sabemos o valor de VO2 e a equivalência metabólica MET correspondente a intensidade do exercício podemos calcular o gasto energético dessa atividade. Exemplificando, homem de 80 kg, VO2máx. 45,00 mL/kg/min, FCmáx 180 bpm, FCrepouso 70 bpm, realiza 30 minutos de exercício aeróbico a 9 METs = FCtrabalho 159 bpm. Observe que para calcular o gasto calórico foi necessário converter mL em L e posteriormente multiplicarmos por 5 kcal (consumo de 1 litro de oxigênio = 5 kcal). Para facilitar nosso cálculo, iremos realizar isso antecipadamente, dividindo 3,5 mL/kg/min por 1.000 L e o resultado multiplicando por 5 kcal (3,5 1.000 x 5 kcal = 0,0175). Utilizaremos a seguinte fórmula:

kcal = Intensidade em METs x 0,0175 x Massa Corporal x Tempo de Esforço

Seguindo esse raciocínio: 9 METs x 0,0175 x 80 kg x 30 minutos de exercício = 378 kcal. O mesmo caminho deve ser seguido para calcular a segunda metade do treinamento (musculação). A estimativa que o gasto energético no treinamento de força apresente valores significantemente menores quando comparados aos treinamentos com predominâncias aeróbicas, contudo, ainda não é consenso na literatura (REIS et al., 2017; SCOTT, 2006, 2011a). Em estudos realizados pelo nosso grupo (dados ainda não publicados) o gasto energético no treinamento de força em diferentes intensidades com volume equalizado em média 5 kcal/min que corresponde valores entre 3,5 – 4,0 METs corroborando com valores publicados no (“Compendium of Physical Activitie”, 2018) associados ao treinamento de força. Nesse contexto, podemos estimar que o treinamento de força foi equivalente a 6 METs em média x 0,0175 x 80 kg x 30 minutos de exercício = 252 kcal. Portanto, esse individuo que realiza 2 vezes por semana durante 1 h de exercícios, sendo 30 minutos corrida na esteira e os outros 30 minutos na musculação gasta aproximadamente 630 kcal por sessão de treinamento.

Gasto calórico vs exercício

Caso o objetivo desse indivíduo seja reduzir 5 kg de gordura corporal, quanto tempo seria necessário para atingir esse objetivo, considerando o valor de gasto energético por sessão e sua frequência semanal? Para responder essa pergunta devemos saber quantas kcal devem ser “perdidas” para reduzir 5 kg em gordura corporal. Para cada 1 kg de gordura são equivalente 7700 kcal, portanto, 5 kg x 7700 kcal = 38.500 kcal (HUNTER et al., 2015; IWAYAMA et al., 2015; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016; POWERS; EDWARD, 2014). Levando em consideração que o gasto energético por sessão de 630 kcal sendo realizado 2 vezes por semana igual a 1.260 kcal por semana, sendo 4 semanas que compõem 1 mês, totalizando 5.040 kcal o gasto energético mensal. Dessa forma, se dividirmos o 38.500 kcal (valor necessário para reduzir 5 kg de gordura) por 5.040 kcal (gasto energético mensal), o nosso praticante levaria aproximadamente 8 meses para atingir seu objetivo.

Tabela 16 Parâmetros relacionados ao teste de VO2máx FCmáx

FC reserva

FC trabalho

(bpm)

100%

180

110

180

100%

45,00

96%

173

106

176

90%

40,50

92%

166

101

171

85%

38,25

88%

158

167

80%

36,00

85%

153

164

75%

33,75

81%

146

159

70%

31,50

77%

139

155

65%

29,25

74%

133

151

60%

27,00

70%

126

147

55%

24,75

66%

119

143

50%

22,50

57%

103

133

45%

20,25

%FCmáx

%VO2máx

VO2máx

MET

(mL/kg/min)

Fonte: adaptado de (ÃSTRAND; RYHMING, 1954; Karvonen et al., 1988;(KARVONEN; VUORIMAA, 1988; SWAIN, 2000; HEYWARD, 2004; KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2016).

Os primeiros passos em fisiologia do exercício

Atualmente, muitos estudos vêm associando o emagrecimento aos treinamentos intervalos. No capítulo 6, mencionamos nossas preocupações sobre a divergências entre estudos sobre o tema HIIT, a falta de consenso na literatura relacionado a prescrição do treinamento, o que dificulta a comparação dos seus desfechos entre as pesquisas. Contudo, o treinamento de alta intensidade pode ser uma excelente opção treinamento de curta duração (entre 33 a 48 minutos) com o gasto energético entre 177 a 300 kcal aproximadamente. No estudo Moriaty et al. (2017) intitulado “The physiology of sprint interval training” Pesquisaram 3 diferentes protocolos de treinamentos intervalados associados a gasto energético. O primeiro protocolo (30:30) foi composto por 30 segundos em alta intensidade e 30 segundos realizados em baixa intensidade. Foram realizados 10 séries de 10 minutos de teste adicionando 3 minutos de aquecimento e 20 minutos de EPOC, totalizando 33 minutos. No segundo protocolo (30:60), foram realizados 30 segundos em alta intensidade e 60 segundos em baixa intensidade, 10 séries, 15 minutos de teste adicionando 3 minutos de aquecimento e 20 minutos de EPOC, totalizando = 38 minutos. No último protocolo (30:90), foram realizados 30 segundos em alta intensidade e 90 segundos em baixa intensidade, 10 séries de 20 segundos de teste adicionando 3 segundos de aquecimento e 20 minutos de EPOC, totalizando = 43 minutos. Segundos os autores, o gasto enérgico foi significante maior no protocolo 30:60 em comparação aos outros protocolos (30:30 e 30:90). A hipótese levantada pelos autores foi relacionada ao intervalo de recuperação e as vias metabólicas oxidativo e recuperativo entre os protocolos.

Tabela 17 Gasto energético do treinamento de alta intensidade Protocolo

Tempo (min)

Gasto energético (kcal)

Gasto energético (kcal/min)

30:30

183±25

5,54

30:60

294±34

7,73

30:90

277±58

6,44

Fonte: Adaptado de (MORIATY ET AL., 2017)

Em resumo, podemos estimar o gasto energético de repouso em atividade

Gasto calórico vs exercício

pode meio do consumo de oxigênio. Todas as reações que liberam energia dependem da utilização do oxigênio, desse modo, quando medimos os valores O2 inspirado e de CO2 expirado, é possível determinar o percentual de cada substrato energético utilizado bem como a produção de energia e a sua razão de troca respiratória. Dessa forma, o consumo de oxigênio está relacionado com dispêndio de energia (caloria) de aproximadamente 5 kcal quando utilizamos uma mistura de carboidrato, gordura e proteínas com 1 litro de oxigênio. O consumo de oxigênio em repouso é representado pelo termo MET (equivalência metabólica de trabalho), igual a 3,5 mL/kg/min. Dessa forma, em repouso o consumo de 3,5 mL/kg/min equivale a 1 MET. Da mesma forma, podemos estimar o gasto energético do exercício utilizando o valor de consumo de oxigênio associado ao MET e o tempo de esforço. Pelos exemplos supracitados, a prática regular de atividade física e ingestão kcal adequada são essenciais para um programa de redução de massa corporal

Fique ligado! •

Equivalência metabólica da taxa de repouso = 1 MET = 3,5 ml/kg/min (200-250 ml oxigênio)

•

1 litro de oxigênio consumido pelo organismo equivale a 5 kcal

•

Para converter mL/kg/min em MET ou divida por 3,5 mL/kg/min

•

VO2 absoluto (L/min) converter para VO2 relativos (mL/kg/min), multiplica-se por 1.000 e dividir pela massa corporal do indivíduo expresso em kg

•

Por exemplo, exercício a 9 MET significa que você está 9 vezes acima da taxa metabólica de repouso

•

Constante 0,0175 = 3,5 mL/kg/min dividindo 1.000 L e o resultado multiplicando por 5 kcal

•

kcal = Intensidade em METs x 0,0175 x Massa Corporal x Tempo de Esforço

•

1 kg de gordura = 7700 kcal

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Livros da Coleção Literária 1.

Fragmentos Históricos da Regulamentação da Profissão de Educação Física e da Criação e Desenvolvimento do CREF4/SP

O Desporto Paralímpico Brasileiro, a Educação Física e profissão

Treinamento de força: saúde e performance humana

4. Faculdade Aberta para a Terceira Idade: educação para o envelhecimento e seus efeitos nos participantes 5.

Gestão, Compliance e Marketing no esporte

Ginástica laboral e saúde do trabalhador Saúde, capacitação e orientação ao Profissional de Educação Física

Projeto Desporto de Base (PDB): 30 Anos de História e Realizações (1989/2019)

Um breve relato de experiência da cidade de Piracicaba/SP e uma proposta metodológica para programas de formação e lazer físico-esportivo

8. Estratégias de Recuperação e Controle de Carga de Treinamento 9. Atividade Circense Ações pedagógicas na licenciatura e no bacharelado

10. Os primeiros passos em Fisiologia do Exercício: Bioenergética, Cardiorrespiratório e gasto energético 11. Eu não estudei para isso: temas emergentes no estágio em Educação Física 12. Métodos contemporâneos para elaboração de programas de treinamento de esportes de alto rendimento 13. Dinâmicas lúdicas no ambiente corporativo: da teoria à prática 14. Futebol profissional: metodologia de avaliação do desempenho motor 15. Leis de incentivo ao asporte: novas perspectivas para o desporto brasileiro 16. Memórias de Boas Práticas no Esporte: Profissionais de Educação Fisica no contexto do olimpismo 17. Paralelos entre a iniciação competitiva precoce e a formação de técnicos de Judô 18. Hiit Body Work: a nova calistenia 19. Recomendações para prática de atividade fisica e redução do comportamento sedentário 20. Orientações para avaliação e prescrição de exercícios físicos direcionados à saúde

Este livro, composto com tipografia Palatino Linotype e diagramado pela Malorgio Studio, foi impresso em papel Offset 90g pela Teixeira Impressão Digital e Soluções Gráficas Ltda para o CREF4/SP, em Novembro de 2019.

COLEÇÃO LITERÁRIA EM HOMENAGEM AOS 20 ANOS DA INSTALAÇÃO DO CREF4/SP O Conselho Regional de Educação Física da 4ª Região – CREF4/SP foi instituído pela Resolução CONFEF nº 011/1999 e a designação e posse de seus primeiros conselheiros, membros efetivos e suplentes, pela Resolução CONFEF nº 017, de 29/10/1999, com jurisdição no Estado do São Paulo e sede na sua capital. No dia 06 de dezembro de 1999, em ato solene de sua instalação nas dependências do prédio de administração do Ginásio do Ibirapuera, o CREF4/SP iniciou sua história. Passados 20 anos, com sede em local privilegiado e de fácil acesso aos Profissionais de Educação Física do Estado, mudaram Conselheiros e Diretorias, mas os objetivos deste Conselho permanecem os mesmos: garantir à sociedade o direito de ser atendida com excelência por Profissionais de Educação Física, habilitados pelo registro; normatizar, fiscalizar e orientar o exercício da profissão, de acordo com o que preconiza o Código de Ética Profissional. Organizamos uma Coleção de 20 livros com o objetivo de proporcionar atualização de conhecimentos do Profissional com leituras variadas e de qualidade, tendo como proposta a orientação e o aumento do acervo de obras destinadas à Educação Física. Os livros que compõem esta coleção possuem temas diversificados, abrangendo as áreas de: história, desporto paralímpico, treinamento, gestão, atividades para terceira idade, ginástica laboral, desenvolvimento de projetos, controle de carga, atividades circenses, fisiologia do exercício, escola, esportes, ludicidade, legislação, relatos de experiências, exercício e saúde, e combate ao sedentarismo. Esperamos que a Coleção Literária, em Homenagem aos 20 anos da Instalação do CREF4/SP, colabore com o fortalecimento de nossa Profissão.

Conselheiros do CREF4/SP “Somos nós, fortalecendo a Profissão”

ISBN 978-85-94418-38-8

9 788594 418388 >