Cinética do consumo de oxigênio e tempo limite na vvo2max: comparação entre homens e mulheres

Oxygen uptake kinetics and threshold time at the vVO2max: tomparison between men and women

ARTIGOS ORIGINAIS

CIÊNCIAS DO EXERCÍCIO E DO ESPORTE

Cinética do consumo de oxigênio e tempo limite na vvo_2max: comparação entre homens e mulheres

Oxygen uptake kinetics and threshold time at the vVO_2max: tomparison between men and women

Paulo Henrique Silva Marques de Azevedo^I,II; João Carlos de Oliveira^I; Herbert Gustavo Simões^III; Vilmar Baldissera^I; Sérgio Eduardo de Andrade Perez^I

^IUniversidade Federal de São Carlos, Laboratório de Fisiologia do Exercício (São Paulo, Brasil)

^IIFaculdade Anhanguera de Bauru, Departamento de Educação Física (São Paulo, Brasil)

^IIIUniversidade Católica de Brasília (Distrito Federal, Brasil) – Programa de Pós-Graduação em Educação Física

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

Foi investigada a influência do gênero no tempo limite (T_lim) e na cinética do VO₂ durante corrida na velocidade associada ao VO_2max (vVO_2max) em nove homens e nove mulheres, todos adultos, jovens e sedentários, com idades entre 20 e 30 anos. Homens e mulheres realizaram dois testes em esteira rolante, sendo um teste incremental para determinar VO_2max (42,66 ± 4,50 vs. 32,92 ± 6,03mL.kg^-1.min^-1) e vVO_2max (13.2 ± 1.5 vs. 10,3 ± 2,0km.h^-1), respectivamente. Um segundo teste com carga constante na vVO_2max até a exaustão. O T_lim e a cinética do VO₂ foram determinados. Não houve diferença significante entre homens e mulheres para constante de tempo (τ) (35,76 ± 21,03 vs. 36,5 ± 6,21s, respectivamente; P = 0,29); T_lim (308 ± 84,3 vs. 282,11 ± 57,19s, respectivamente; P = 0,68), tempo para atingir o VO_2max (TAVO_2max) (164,48 ± 96,73 vs. 167,88 ± 28,59s, respectivamente; P = 0,29), tempo para atingir o VO_2max em percentual do T_lim (%T_lim) (50,24 ± 16,93 vs. 62,63 ± 16,60%, respectivamente; P = 0,19), tempo mantido no VO_2max (TMVO_2max) (144,08 ± 42,55 vs. 114,23 ± 76,96s, respectivamente; P = 0,13). Estes resultados sugerem que a cinética do VO₂ e o T_lim são similares entre homens e mulheres sedentários na vVO_2max.

Palavras-chave: gênero; tempo para exaustão na vVO_2max, cinética do VO₂.

ABSTRACT

The aim of this study was to investigate the influence of gender on T_thre and VO₂ response during running exercise performed at vVO_2max. Therefore, eighteen untrained individuals (9 male and 9 female) with normal weight and aged between 20 – 30 years (VO_2max = 42.66 ± 4.50 vs 32.92 ± 6.03 mL.kg^-1.min^-1 and vVO_2max = 13.2 ± 1.5 vs 10.3 ± 2.0 km.h^-1, for male and female, respectively) were assessed. Subjects performed two exercise tests on treadmill. First one was an incremental test to determine VO_2max, velocity at VO_2max (vVO_2max) and second test was performed at steady velocity - vVO_2max - until exhaustion. The threshold time (T_thre) and VO₂ kinetics response was determined. No significant differences were observed between men and women for time constant (τ) (35.76 ± 21.03 vs 36.5 ± 6.21s, respectively; P = 0.29); T_thre (308 ± 84.3 vs 282.11 ± 57.19s, respectively; P = 0.68), time to achieve VO_2max (TAVO_2max) (164.48 ± 96.73 vs 167.88 ± 28.59s, respectively; P = 0.29), time to achieve VO_2max in T_thre percentage (%T_thre) (50.24 ± 16.93 vs 62.63 ± 16.60%, respectively; P = 0.19); time maintained at VO_2max (TMVO_2max) (144.08 ± 42.55 vs 114.23 ± 76.96s, respectively; P = 0.13). These results suggest that the VO₂ kinetics response and T_thre is similar between untrained men and women at the vVO_2max.

Keywords: gender; exhaustion time at VO_2max; VO₂ kinetics.

INTRODUÇÃO

O estudo em fisiologia do exercício proporciona excelente método para aumentar nosso entendimento de como os diversos sistemas fisiológicos respondem e interagem frente ao exercício físico. Nesta perspectiva, o VO₂ medido por meio da ventilação pulmonar durante o exercício incremental ou de carga constante é variável fisiológica que reflete o ajuste sistêmico do transporte de O₂ e do metabolismo muscular⁽¹⁾, ou seja, a interação entre os sistemas respiratório, cardíaco, vascular e muscular⁽²⁾. O estudo das trocas gasosas durante a transição do estado de repouso para exercício físico permite avaliar a cinética (tempo de resposta) do VO₂. Adicionalmente, foi reportado que a cinética do VO₂ na intensidade associada ao VO_2max (vVO_2max) apresenta característica monoexponencial^(3,4).

Quando um indivíduo parte da situação de repouso para um exercício de alta intensidade (i.e. 100% vVO_2max), a taxa de aumento na fosforilação oxidativa é igual à constante tempo (τ) para a cinética do VO₂. Quanto mais rápido ocorrerem os ajustes do metabolismo oxidativo, menor será o desgaste e consequentemente a fadiga será retardada^(2,3). Este índice fisiológico reflete a adaptação do sistema cardiovascular e muscular em resposta à carga de trabalho⁽⁴⁾. Tem sido encontrada correlação inversa entre o τ, VO_2max^(7,8) e atividade da enzima citrato sintase⁽⁵⁾, indicando limitação periférica para o VO₂ (inércia metabólica) como sendo o principal fator limitante para o rápido ajuste do metabolismo aeróbio⁽⁶⁾.

Tem sido hipotetizado que a resposta frente ao esforço físico de carga constante, controlada pela oferta e utilização de O₂, pode diferir entre homens e mulheres^(7,8). Entretanto, em exercício executado em intensidade de 80% do limiar ventilatório, não foi observada diferença entre homens e mulheres⁽⁷⁾. Em outro estudo⁽⁹⁾ foram comparados alguns parâmetros da cinética do VO₂ entre homens e mulheres atletas de endurance. As mulheres apresentaram menores valores de VO_2max e vVO_2max, com tempo limite de corrida na vVO_2max (T_lim) maior em relação aos homens, contudo, sem diferenças significantes entre os gêneros⁽⁹⁾. Já Clark et al.⁽¹⁰⁾ sugerem que há diferenças no fluxo sanguíneo, ou ainda, no metabolismo muscular entre gêneros, conferindo às mulheres vantagens sobre os homens na manutenção da capacidade de ressíntese de Mg-ATP. Segundo os mesmos autores, as mulheres possuem maior capacidade relativa de recrutamento das unidades motoras (UMs) em alta intensidade de trabalho muscular comparadas aos homens, embora ponderem não ser possível atribuir uma relação de causa e efeito, corroborando com os estudos anteriormente conduzidos por Clark et al.⁽¹¹⁾. Hunter et al.⁽¹²⁾, também investigando diferenças entre homens e mulheres submetidos a séries intermitentes (6s de contração e 4s de descanso) de contrações submáximas (50% CVM) dos músculos flexores do cotovelo, verificaram que as mulheres desenvolviam torques semelhantes aos dos homens para a mesma tarefa de força, e que estas não eram estatisticamente diferentes entre si. Porém, o tempo para atingir a fadiga era quase duas vezes maior para as mulheres quando comparado aos homens, sendo esta diferença significante. Portanto, há contradições na literatura quanto à resposta de homens e mulheres frente ao exercício físico. Adicionalmente, não há estudos determinando os parâmetros vVO_2max, T_lim e porcentagem do T_lim em que o VO_2max é alcançado em indivíduos sedentários, e sua comparação entre homens e mulheres. Portanto, o objetivo do presente estudo foi o de determinar e comparar as variáveis da cinética do VO₂ e o T_lim entre homens e mulheres durante corrida realizada na vVO_2max em esteira rolante. Nossa hipótese é a de que a cinética do VO₂ seja mais rápida para os homens e o T_lim maior para as mulheres.

MÉTODOS

Sujeitos

Participaram do estudo nove homens e nove mulheres, sedentários⁽¹³⁾, sem prática de qualquer atividade física havia pelo menos seis meses, com idades entre 20 e 30 anos. Os sujeitos não eram fumantes e não apresentaram qualquer impedimento de ordem cardiológica, endocrinometabólica ou musculoarticular, avaliado por exame médico. As características dos sujeitos estão apresentadas na tabela 1.

Todos os participantes desta investigação foram informados textualmente e verbalmente dos possíveis riscos e benefícios intrínsecos aos testes realizados e assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética e Pesquisa da Universidade Federal de São Carlos (Parecer nº 147/2006).

Avaliação antropométrica

Os indivíduos foram avaliados antropométricamente com auxílio de um estadiômetro do tipo trena da marca Seca®, modelo 206, e em seguida pesados em uma balança da marca Tanita®, modelo Body Composition Analizer – TBF310, no modo standard, observando sempre 12h de jejum prévio, no período entre 10 e 12h, com bexiga urinária vazia.

MATERIAL

Os testes foram realizados em esteira rolante motorizada (G-635, Pro Action BH Fitness – Explorer G. 635 – Alemanha) mantida com inclinação de 1%⁽¹⁴⁾. As variáveis ventilatórias foram mensuradas utilizando o analisador metabólico de gases (modelo Aerograph VO2000 – Medical Graphics Corporation – EUA)⁽¹⁵⁾. Os gases expirados foram analisados com média de 20 segundos para o teste incremental. Para o teste de carga constante na vVO_2max, os gases expirados foram analisados com média de três ciclos respiratórios. Os dados foram processados pelo software Aerograph e posteriormente transferidos para o software Microcal Origin 7.0, Northampton, MA, EUA.

Cada voluntário participou de duas sessões experimentais, realizadas em dias diferentes e consecutivos, sendo orientados a comparecerem aos testes descansados, alimentados e hidratados.

Determinação do VO_2max e vVO_2max

Para a determinação do VO_2max, vVO_2max, velocidade associada ao limiar ventilatório (vLV) e velocidade associada ao limiar de compensação respiratória (vLCR), os sujeitos realizaram teste incremental em esteira rolante. A velocidade inicial foi de 4km.h^-1, com incremento da velocidade da ordem de 1km.h^-1 a cada três minutos. Antes do início do teste os sujeitos realizaram alongamento prévio sem interferência dos pesquisadores. O final do teste foi determinado pela exaustão voluntária dos sujeitos, mesmo com incentivo verbal do pesquisador, padronizado para todos os sujeitos.

O mais alto VO₂ obtido durante 20 segundos foi considerado como o VO_2max. Como critérios para a determinação do VO_2max foram utilizados: 1) QR > 1,1; 2) concentração de lactato sanguíneo > 8mmol.L^-1; e 3) visualização da estabilização do consumo de oxigênio (platô), mesmo com aumento da intensidade de esforço⁽¹⁶⁾. Para caracterizar o VO_2max, ao menos dois destes critérios devem ser observados. A vVO_2max foi considerada como a menor velocidade em que o VO_2max foi obtido^(12,19,20).

O limiar ventilatório (LV) foi determinado por meio de três parâmetros ventilatórios: (1) primeira perda na linearidade da ventilação; (2) aumento da curva representativa do equivalente ventilatório de oxigênio (VE/VO₂), sem concomitante aumento do equivalente ventilatório de CO₂; (3) aumento da fração expirada de oxigênio (%FeO₂)⁽¹⁷⁾. O limiar de compensação respiratória (LCR) foi determinado por meio de três parâmetros ventilatórios: (1) segunda perda na linearidade da ventilação; (2) aumento da curva representativa do equivalente ventilatório de CO₂ (VE/VCO₂); (3) diminuição da fração expirada de CO₂ (%FeCO₂)⁽¹⁷⁾. O LV1 e LCR foram determinados através de inspeção visual, por dois pesquisadores experientes e independentes.

Determinação da cinética do VO₂

No dia seguinte os sujeitos realizaram um teste de carga constante na vVO_2max para determinação do tempo limite (T_lim), tempo para atingir o VO_2max (TAVO_2max), tempo mantido no VO_2max (TMVO_2max), distância total percorrida (D_max) e constante tempo (τ), sendo realizada uma única transição⁽⁴⁾. Os testes de carga constante foram realizados no mesmo horário do teste incremental, com variação de ± duas horas⁽¹⁸⁾.

Inicialmente os sujeitos realizaram aquecimento muscular à vontade. Após aquecimento, permaneceram por três minutos em repouso para a coleta dos gases expirados de repouso (basal). A velocidade foi ajustada para a intensidade associada ao VO_2max de cada sujeito determinada previamente como descrito acima. Quando atingido o tempo de três minutos de repouso, o sujeito se posicionava sobre a esteira rolante, apoiado inicialmente no corrimão da esteira e soltando do mesmo assim que ajustasse sua velocidade de corrida com a da esteira. Neste momento era acionado o cronômetro manual, que era encerrado com a exaustão do sujeito.

O T_lim foi considerado como o tempo total de corrida mantida na vVO_2max em segundos. A cinética do VO₂ durante o teste de carga constante na vVO_2max foi descrita por uma função monoexponencial através de um modelo de regressão não linear (Microcal Origin 7.0, Northampton, MA, EUA) utilizando os dados de VO₂ com média de três (3) respirações:

Em que o VO₂(t) é o consumo de oxigênio em determinado tempo; VO_2b é o consumo de oxigênio ao início do teste; A é a amplitude no consumo de oxigênio (VO_2assimptota - VO_2base) e o τ é a constante temporal da equação (definida como o tempo requerido para atingir 63% de A)^(19,20).

Foi considerado que o VO₂ tenha essencialmente alcançado seu valor máximo quando o valor de (1 – e ^{– (t / τ)}) a partir da equação 1 fosse igual a 0,99, i.e. para 99% do valor de A, o t = (4,6 · (τ), e assumindo que o VO₂ projetado é igual ao VO_2max⁽²¹⁾. Portanto, para cada teste, o TAVO_2max foi definido como 4,6 · (τ). O tempo mantido no VO_2max (TMVO_2max) foi calculado subtraindo-se o T_lim do TAVO_2max^(19,20). A distância percorrida foi calculada pelo produto da velocidade pelo tempo.

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Foi empregada a prova de Shapiro-Wilk e de Bartlet para verificar a distribuição dos dados e sua variabilidade. Para verificar a influência do gênero sobre as variáveis dependentes com distribuição normal empregou-se o teste t de Student, e os valores expressos pela média e desvio padrão (M ± SD). Por sua vez, nas variáveis que não apresentaram distribuição normal, utilizou-se a prova estatística de Mann-Whitney, sendo os valores expressos pela M ± SD. A correlação dos dados foi feita através da correlação de Spearman. Aceitou-se a significância estatística em α < 0,05. Todo o processamento estatístico foi realizado utilizando-se o ambiente estatístico R (software livre versão 2.3.1, R Development Core Team, 2006).

RESULTADOS

As características físicas dos sujeitos estão apresentadas na tabela 1. Foram encontradas diferenças significantes para todas as variáveis antropométricas entre os gêneros.

Os dados obtidos durante o teste incremental máximo estão sumarizados na tabela 2. Não foi encontrada diferença entre os sexos para a vLV, vLCR, LV em %VO_2max, LCR em %VO_2max, LV em %vVO_2max, LCR em %vVO_2max. Contudo, foi encontrada diferença significante para o VO_2max (42,66 ± 4,50 vs. 32,92 ± 6,03; P = 0,001) e vVO_2max (13,2 ± 1,5 vs. 10,3 ± 2,0; P = 0,01) entre homens e mulheres, respectivamente.

O T_lim e a cinética do VO₂ no teste de carga constante na vVO_2max estão apresentados na tabela 3. As variáveis T_lim, TAVO_2max, %T_lim, TMVO_2max e τ nγo foram diferentes entre homens e mulheres. Correlação significante foi observada somente entre T_lim e LCR em % vVO_2max para mulheres (r = 0,86, P = 0,0028), e T_lim e τ para homens (r = 0,88; P = 0,0031).

DISCUSSÃO

A importância deste estudo está no fato de se entender o ajuste da cinética do VO₂ de homens e mulheres com o mesmo nível de condicionamento, em exercício na intensidade associada ao VO_2max, o que presumivelmente poderia acelerar a cinética do VO₂ para os sujeitos com maiores valores de VO_2max, o que não ocorreu no presente estudo. Os principais achados do presente estudo mostram que, apesar dos maiores valores de VO_2max dos homens, a cinética do VO₂ é semelhante entre os sexos, não influenciando diretamente o T_lim e os outros parâmetros da cinética do VO₂. Os dados da cinética do VO₂ que devem ser utilizados para a prescrição do treinamento aeróbio intervalado não foram diferentes entre homens e mulheres.

Quando um indivíduo parte da situação de repouso para um exercício de alta intensidade (i.e. 100% vVO_2max), a frequência de aumento na fosforilação oxidativa é igual à constante tempo (τ) para a cinética do VO₂. Segundo Korzeniewski e Zoladz⁽²²⁾, o principal fator determinante do aumento da fosforilação oxidativa é a diminuição da concentração de fosfocreatina e aumento da concentração de creatina livre. Quanto mais rápido ocorrerem os ajustes do metabolismo oxidativo, menor será o desgaste e consequentemente a fadiga será retardada^(2,3) devido ao menor déficit de O₂, pequeno aumento nas concentrações de H⁺ e reduzida degradação do glicogênio muscular, sendo que os valores de τ são dependentes também do tipo de fibra muscular e capilarização⁽²³⁾ (Figura 1).

No presente estudo não houve diferença estatística significante entre gêneros para o τ expresso em segundos. Os valores determinados estão dentro do reportado pela literatura corrente (35 a 50 segundos). Os valores de τ do presente estudo são superiores aos encontrados por Fawkner et al.⁽⁷⁾, que encontraram 27,9s para homens e 26s para mulheres, e menor do que o reportado por Caputo et al.⁽²⁴⁾ para homens. Contudo, o exercício de carga constante do trabalho de Fawkner et al.⁽⁷⁾ foi na intensidade de 80% do limiar ventilatório, enquanto o de Caputo et al.⁽²⁴⁾ foi corrida na vVO_2max, com as velocidades sendo semelhantes. Uma outra explicação para a diferença reportada se deve aos maiores valores de VO_2max e amplitude determinados no presente estudo quando comparados aos dados de Fawkner et al.⁽⁷⁾ em resposta a diferentes intensidades de esforço e aptidão aeróbia. A potência aeróbia foi semelhante aos homens analisados por Caputo et al.⁽²⁴⁾ (43,5 ± 7 vs. 42,66 ± 4,5mL.kg^-1.min^-1 do presente estudo). A ausência de diferença entre os sexos demonstra que, mesmo os homens possuindo maiores valores de VO_2max quando comparados às mulheres, ambos possuem o mesmo potencial oxidativo para a ressíntese de Mg-ATP. Diferença entre homens e mulheres no valor do τ era esperada, visto que homens apresentam maiores valores de VO_2max, maiores concentrações de hemoglobina e volume de sangue total do que as mulheres, o que garante que mais O₂ seja carreado e ofertado aos tecidos⁽²⁵⁾. Contudo, a dinâmica do VO₂ também é dependente da inércia metabólica e tipo de fibra recrutada^(2,5,8,30).

Os resultados do presente estudo demonstram correlação positiva entre o τ e o T_lim para homens e T_lim e LCR %vVO_2max para mulheres, o que pode indicar maior dependência do metabolismo anaeróbio para suportar exercício de alta intensidade (i.e. vVO_2max) em sujeitos com baixa aptidão aeróbia. Nossos achados corroboram com os estudos de Carter et al.⁽¹⁸⁾ e Faina et al.⁽²⁶⁾, que demonstraram correlação positiva entre o déficit acumulado de O₂ e o T_lim. Estes dados demonstram atraso na resposta do metabolismo oxidativo em relação à demanda energética durante esforço máximo, tendo como causas principais a inércia metabólica e o recrutamento aumentado de fibras tipo II⁽⁵⁾ e em menor extensão a oferta de O₂⁽⁷⁾. Em contraste, Billat et al.⁽⁹⁾ encontraram correlação positiva entre T_lim na vVO_2max e déficit acumulado de oxigênio para homens atletas e correlação positiva entre T_lim na vVO_2max e VO_2max para mulheres atletas. Segundo a conclusão dos autores, estes dados sugerem que o T_lim na vVO_2max é dependente da potência aeróbia no caso das mulheres e capacidade anaeróbia para os homens.

Não foi encontrada diferença no T_lim entre homens e mulheres no presente estudo. O T_lim representa o tempo máximo que o sujeito consegue manter uma atividade física antes da instalação da fadiga. Tem sido demonstrado que o T_lim na intensidade associada ao VO_2max (IVO_2max) fica entre dois minutos e 30 segundos a 10 minutos^(9,27). Nossos dados são semelhantes aos apresentados por Millet et al.⁽²⁸⁾, com sujeitos triatletas bem treinados (T_lim = 235,6 ± 49,2s) e inferiores aos de Caputo et al.⁽²⁴⁾ com homens sedentários (439 ± 104s) e mesmo nível de potência aeróbia do que os sujeitos do presente estudo. No trabalho de Billat et al.⁽⁹⁾ com grupo homogêneo, as mulheres apresentaram menor valor de VO_2max (63,2 ± 4,2 vs. 77,7 ± 6,4mL.kg^-1.min^-1) e de vVO_2max (17,28 ± 0,7 vs. 20,88 ± 1,08km.h^-1) em relação aos homens, porém o T_lim das mulheres foi superior (421 ± 129 vs. 367 ± 118s). Contudo, sem diferença significativa entre os gêneros. No presente estudo houve diferença significativa na vVO_2max e no VO_2max entre gêneros, mas não para o T_lim, assim como os dados de Billat et al.⁽⁹⁾. Os maiores valores de T_lim demonstrados no estudo de Billat et al.⁽⁹⁾, em comparação com nossos achados, podem ser devidos a melhor potência e capacidade aeróbia e anaeróbia dos indivíduos do estudo de Billat et al.⁽⁹⁾ quando comparados aos do presente estudo. Adicionalmente aos dados de Billat et al.⁽⁹⁾ que analisaram atletas de endurance de alta performance e mesmo nível de desempenho entre gêneros, este parece ser o primeiro trabalho a comparar o TMVO_2max, TAVO_2max, τ, T_lim, D_max e vVO_2max entre homens e mulheres sedentários saudáveis na vVO_2max em esteira rolante. A ausência de diferença significante entre homens e mulheres no presente estudo, e a baixa correlação entre o T_lim e as outras variáveis estudadas podem ser devidas ao erro do tipo II, dado que o T_lim sofreu grande variabilidade interindividual.

CONCLUSÃO

Concluímos que a cinética do VO₂ e seus parâmetros associados não são diferentes entre homens e mulheres jovens sedentários e saudáveis quando submetidos a exercício de carga constante na vVO_2max. A diferença no VO_2max entre homens e mulheres e a ausência de diferença no τ associados à baixa correlação entre as variáveis, refletem a similaridade entre homens e mulheres com relação ao metabolismo oxidativo

AGRADECIMENTO

Ao CNPq, pelo apoio financeiro à pesquisa, e ao Prof. Dr. Fabrizio Caputo pelo auxílio no estudo da cinética do VO₂.

Todos os autores declararam não haver qualquer potencial conflito de interesses referente a este artigo.

A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética e Pesquisa da Universidade Federal de São Carlos (Parecer nº 147/2006).

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Ago 2010
• Data do Fascículo
  Ago 2010