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Efeito do treinamento sobre a eficiência ventilatória de indivíduos saudáveis

Effect of training on ventilatory efficiency in healthy subjects

Efecto del entrenamiento sobre la eficiencia ventilatoria de individuos saludables

Resumos

Introdução:

Diversos índices de eficiência ventilatória (EV) têm fornecido uma medida extra para avaliação do condicionamento cardiorrespiratório em adição ao consumo de oxigênio (VO2) no pico do exercício e no nível do limiar ventilatório (VO2LV). Em indivíduos com insuficiência cardíaca já foi demonstrado que há aumento da EV após treinamento. No entanto, a sensibilidade dessa medida para avaliar o efeito do treinamento em indivíduos saudáveis foi pouco estudada.

Objetivo:

Testar a hipótese de que um programa de treinamento delineado para melhorar a condição aeróbia, também exerça alterações na eficiência ventilatória em indivíduos saudáveis.

Métodos:

48 homens, aparentemente saudáveis e ativos (24±5 anos), foram submetidos a um teste cardiopulmonar de exercício (TCPE), antes e após 13 semanas de treinamento aeróbio, realizado três vezes por semana, durante 30 minutos com a intensidade inicial de 60-65% da FCmáx, gradualmente aumentada até o fim do programa para 85-90% da FCmax. Os parâmetros avaliados incluíram: VO2pico, VO2 no LV e EV determinada através do cálculo do slope da relação entre a ventilação e a produção de dióxido de carbono, por meio de regressão linear.

Resultados:

Houve um aumento de 12,5% no VO2LV (30,4±4,5 vs. 34,2±4,9 ml.kg-1.min-1, p<0,05) e de 10,9% no VO2pico (53,2±8,3 vs. 59±9,9 ml.kg-1.min-1, p<0,05), acompanhado de uma redução de 4,1% no slopeVE-VCO2 (25,2±3,3 vs. 24,2±3,7, p<0,05).

Conclusão:

A EV aumenta após o treinamento em homens saudáveis sugerindo que o slope da relação VE-VCO2 pode ser utilizado de forma adicional na monitoração dos efeitos do treinamento, complementando a interpretação da integração cardiorrespiratória do TCPE.

aptidão física; ventilação pulmonar; consumo de oxigênio; teste de esforço; exercício


Introduction:

Several indices of ventilatory efficiency (VE) have provided an extra measure to assess cardiorespiratory fitness in addition to oxygen uptake (VO2) at peak exercise and at the level of ventilatory threshold (VO2VT). In patients with heart failure has been demonstrated that there is increase of ventilatory efficiency after training. However, the sensitivity of this measure to assess the effect of training in health subjects has been little studied.

Objective:

To test the hypothesis that a training program designed to improve aerobic fitness also changes the ventilatory efficiency in healthy subjects.

Methods:

48 men seemingly healthy and active (24±5 years) underwent a cardiopulmonary exercise test (CPET) before and after 13 weeks of aerobic training, performed three times a week for 30 minutes with the initial intensity 60-65% of maximum heart rate (HRmax) gradually increased until the end of program for 85-90% of HRmax. The parameters evaluated included: VO2peak, VO2VT and ventilatory efficiency that was determined by calculating the slope of the relationship between ventilation and production of carbon dioxide by linear regression.

Results:

There was a 12.5% increase in VO2VT (30.4 ± 4.5 vs. 34.2 ± 4.9 ml.kg-1.min-1, p <0.05) and 10.9% in VO2peak (53.2 ± 8.3 vs. 59 ± 9.9, ml.kg-1.min-1 p<0.05), accompanied by a 4.1% reduction in VE-VCO2 slope (25.2 ± 3.3 vs. 24.2 ± 3.7, p<0.05).

Conclusion:

Ventilatory efficiency increases after training in healthy men suggesting that the slope of the relationship VE-VCO2 can be used in addition to the monitoring of the effects of training, complementing the interpretation of cardiorespiratory integration of CEPT.

Physical fitness; pulmonary ventilation; oxygen consumption; exercise test; exercise


Introducción:

Diversos índices de eficiencia ventilatoria (EV) han suministrado una medida extra para evaluación del condicionamiento cardiorrespiratorio en adición al consumo de oxígeno (VO2) en el pico del ejercicio y en el nivel del umbral ventilatorio (VO2LV). En individuos con insuficiencia cardíaca ya fue demostrado que hay aumento de la EV después del entrenamiento. Sin embargo, la sensibilidad de esa medida para evaluar el efecto del entrenamiento en individuos saludables fue poco estudiada.

Objetivo:

Probar la hipótesis de que un programa de entrenamiento delineado para mejorar la condición aeróbica, que también ejerza alteraciones en la eficiencia ventilatoria en individuos saludables.

Métodos:

48 hombres, aparentemente saludables y activos (24±5 años), fueron sometidos a un test cardiopulmonar de ejercicio (TCPE), antes y después de 13 semanas de entrenamiento aeróbico, realizado tres veces por semana, durante 30 minutos con la intensidad inicial de 60-65% de la FCmax, gradualmente aumentada hasta el fin del programa para 85-90% de la FCmax. Los parámetros evaluados incluyeron: VO2pico, VO2 en el LV y EV determinada a través del cálculo del slope de la relación entre la ventilación y la producción de dióxido de carbono, por medio de regresión lineal.

Resultados:

Hubo un aumento de 12,5% en el VO2LV (30,4±4,5 vs. 34,2±4,9 ml.kg-1.min-1, p<0,05) y de 10,9% en el VO2pico (53,2±8,3 vs. 59±9,9 ml.kg-1.min-1, p<0,05), acompañado de una reducción de 4,1% en el slope VE-VCO2(25,2±3,3 vs. 24,2±3,7, p<0,05).

Conclusión:

La EV aumenta después del entrenamiento en hombres saludables sugiriendo que el slope de la relación VE-VCO2 puede ser utilizado de forma adicional en el monitoreo de los efectos del entrenamiento, complementando la interpretación de la integración cardiorrespiratoria del TCPE.

aptitud física; ventilación pulmonar; consumo de oxígeno; test de esfuerzo; ejercicio


INTRODUÇÃO

O consumo de oxigênio (VO2) no pico do exercício e no limiar ventilatório (LV) são os indicadores de referência para mensurar a aptidão cardiorrespiratória. Em adição, diversos índices de eficiência ventilatória (EV) obtidos por meio do teste cardiopulmonar de exercício (TCPE), têm fornecido uma medida extra utilizada na avaliação de indivíduos saudáveis11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51.

2. Habedank D, Reindl I, Vietzke G, Bauer U, Sperfeld A, Gläser S, et al. Ventilatory efficiency and exercise tolerance in 101 healthy volunteers. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1998;77(5):421-6.

3. Sun XG, Hansen JE, Garatachea N, Storer TW, Wasserman K. Ventilatory efficiency during exercise in healthy subjects. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166(11):1443-8.

4. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91.

5. Brown SJ. Cardio-respiratory system efficiency in trained endurance cyclists. Medicina Sportiva. 2010;14(4):176-81.
- 66. Brown SJ, Raman A, Schlader Z, Stannard SR. Ventilatory efficiency in juvenile elite cyclists. J Sci Med Sport. 2012;16(3):266-70. e principalmente de pacientes com insuficiência cardíaca (IC)77. Arena R, Myers J, Guazzi M. The clinical and research applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev. 2008;13(2):245-69..

A determinação da EV pode ser realizada através do cálculo do slope da relação entre a ventilação (VE) e a produção de dióxido de carbono (VCO2) utilizando pontos de dados do início do TCPE até o LV11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. , 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91. , 88. Meyer K, Schwaibold M, Westbrook S, Beneke R, Hajric R, Görnandt L, et al. Effects of short-term exercise training and activity restriction on functional capacity in patients with severe chronic congestive heart failure. Am J Cardiol. 1996;78(9):1017-22., ponto de compensação respiratória (PCR)22. Habedank D, Reindl I, Vietzke G, Bauer U, Sperfeld A, Gläser S, et al. Ventilatory efficiency and exercise tolerance in 101 healthy volunteers. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1998;77(5):421-6. , 33. Sun XG, Hansen JE, Garatachea N, Storer TW, Wasserman K. Ventilatory efficiency during exercise in healthy subjects. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166(11):1443-8. , 99. Ingle L, Goode K, Carroll S, Sloan R, Boyes C, Cleland JG, et al. Prognostic value of the VE/VCO2 slope calculated from different time intervals in patients with suspected heart failure. Int J Cardiol. 2007;118(3):350-5. , 1010. Guazzi M, Reina G, Tumminello G, Guazzi MD. Improvement of alveolar-capillary membrane diffusing capacity with exercise training in chronic heart failure. J Appl Physiol. 2004;97(5):1866-73. e VO2max/pico 55. Brown SJ. Cardio-respiratory system efficiency in trained endurance cyclists. Medicina Sportiva. 2010;14(4):176-81. , 66. Brown SJ, Raman A, Schlader Z, Stannard SR. Ventilatory efficiency in juvenile elite cyclists. J Sci Med Sport. 2012;16(3):266-70. , 99. Ingle L, Goode K, Carroll S, Sloan R, Boyes C, Cleland JG, et al. Prognostic value of the VE/VCO2 slope calculated from different time intervals in patients with suspected heart failure. Int J Cardiol. 2007;118(3):350-5.

10. Guazzi M, Reina G, Tumminello G, Guazzi MD. Improvement of alveolar-capillary membrane diffusing capacity with exercise training in chronic heart failure. J Appl Physiol. 2004;97(5):1866-73.

11. Buller NP, Poole-Wilson PA. Mechanism of the increased ventilatory response to exercise in patients with chronic heart failure. Br Heart J. 1990;63(5):281–3.

12. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7.

13. Van Laethem C, Van De Veire N, De Backer G, Bihija S, Seghers T, Cambier D, et al. Response of the oxygen uptake efficiency slope to exercise training in patients with chronic heart failure Eur J Heart Fail. 2007;9(6-7):625-9.

14. Coats AJ, Adamopoulos S, Radaelli A, McCance A, Meyer TE, Bernardi L, et al. Controlled trial of physical training in chronic heart failure. Exercise performance, hemodynamics, ventilation, and autonomic function. Circulation. 1992;85(6):2119-31.

15. Guazzi M, Vitelli A, Arena R. The effect of exercise training on plasma NT-pro-BNP levels and its correlation with improved exercise ventilatory efficiency in patients with heart failure. Int J Cardiol. 2012;158(2):290-1.
- 1616. Davey P, Meyer T, Coats A, Adamopoulos S, Casadei B, Conway J, et al. Ventilation in chronic heart failure: effects of physical training. Br Heart J. 1992;68(5):473-7., bem como por meio da razão VE/VCO2em pontos do TCPE que habitualmente incluem o LV33. Sun XG, Hansen JE, Garatachea N, Storer TW, Wasserman K. Ventilatory efficiency during exercise in healthy subjects. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166(11):1443-8. , 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91. , 1717. Wasserman, K, Hansen JE, Sue DY, Casaburi R, Whipp B. Prova de esforço: princípios e interpretação. 3ªed. Rio de Janeiro, RJ: Revinter; 2005., PCR e/ou VO2max/pico 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91. , 1616. Davey P, Meyer T, Coats A, Adamopoulos S, Casadei B, Conway J, et al. Ventilation in chronic heart failure: effects of physical training. Br Heart J. 1992;68(5):473-7. , 1818. Davies, SW, Emery TM, Watling MI, Wannamethee G, Lipkin DP. A critical threshold of exercise capacity in the ventilatory response to exercise in heart failure. Br Heart J. 1991;65(4):179–83. , 1919. Kiilavuori K, Sovijärvi A, Näveri H, Ikonen T, Leinonen H. Effect of physical training on exercise capacity and gas exchange in patients with chronic heart failure. Chest. 1996;110(4):985-91..

Os valores elevados do slope VE-VCO2 indicam que o pulmão precisa ser ventilado mais vezes para eliminar uma dada quantidade de CO2. Esse impulso ventilatório aumentado está presente no perfil de uma série de doenças cardíacas1818. Davies, SW, Emery TM, Watling MI, Wannamethee G, Lipkin DP. A critical threshold of exercise capacity in the ventilatory response to exercise in heart failure. Br Heart J. 1991;65(4):179–83. e pulmonares e por isso, a mensuração da EV tem sido útil na avaliação e prognóstico desses pacientes99. Ingle L, Goode K, Carroll S, Sloan R, Boyes C, Cleland JG, et al. Prognostic value of the VE/VCO2 slope calculated from different time intervals in patients with suspected heart failure. Int J Cardiol. 2007;118(3):350-5. , 1111. Buller NP, Poole-Wilson PA. Mechanism of the increased ventilatory response to exercise in patients with chronic heart failure. Br Heart J. 1990;63(5):281–3. , 1212. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7..

O valor normal do slope VE-VCO2 é abaixo de 3033. Sun XG, Hansen JE, Garatachea N, Storer TW, Wasserman K. Ventilatory efficiency during exercise in healthy subjects. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166(11):1443-8. , 77. Arena R, Myers J, Guazzi M. The clinical and research applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev. 2008;13(2):245-69., sendo que valores acima disso caracterizam uma resposta anormal frequentemente associada à gravidade da IC77. Arena R, Myers J, Guazzi M. The clinical and research applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev. 2008;13(2):245-69. , 1212. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7.. Em atletas, foi encontrada uma correlação fraca entre o slope VE-VCO2 e VO2max 55. Brown SJ. Cardio-respiratory system efficiency in trained endurance cyclists. Medicina Sportiva. 2010;14(4):176-81. , 66. Brown SJ, Raman A, Schlader Z, Stannard SR. Ventilatory efficiency in juvenile elite cyclists. J Sci Med Sport. 2012;16(3):266-70., sugerindo uma associação limitada entre EV e desempenho. Por outro lado, na IC a elevação do slopeVE-VCO2 está inversamente relacionada com a capacidade aeróbia avaliada pelo VO2max 1111. Buller NP, Poole-Wilson PA. Mechanism of the increased ventilatory response to exercise in patients with chronic heart failure. Br Heart J. 1990;63(5):281–3. , 1212. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7.. Além disso, já foi demonstrado nesses indivíduos aumento da EV após treinamento88. Meyer K, Schwaibold M, Westbrook S, Beneke R, Hajric R, Görnandt L, et al. Effects of short-term exercise training and activity restriction on functional capacity in patients with severe chronic congestive heart failure. Am J Cardiol. 1996;78(9):1017-22. , 1010. Guazzi M, Reina G, Tumminello G, Guazzi MD. Improvement of alveolar-capillary membrane diffusing capacity with exercise training in chronic heart failure. J Appl Physiol. 2004;97(5):1866-73. , 1313. Van Laethem C, Van De Veire N, De Backer G, Bihija S, Seghers T, Cambier D, et al. Response of the oxygen uptake efficiency slope to exercise training in patients with chronic heart failure Eur J Heart Fail. 2007;9(6-7):625-9.

14. Coats AJ, Adamopoulos S, Radaelli A, McCance A, Meyer TE, Bernardi L, et al. Controlled trial of physical training in chronic heart failure. Exercise performance, hemodynamics, ventilation, and autonomic function. Circulation. 1992;85(6):2119-31.

15. Guazzi M, Vitelli A, Arena R. The effect of exercise training on plasma NT-pro-BNP levels and its correlation with improved exercise ventilatory efficiency in patients with heart failure. Int J Cardiol. 2012;158(2):290-1.
- 1616. Davey P, Meyer T, Coats A, Adamopoulos S, Casadei B, Conway J, et al. Ventilation in chronic heart failure: effects of physical training. Br Heart J. 1992;68(5):473-7. , 1919. Kiilavuori K, Sovijärvi A, Näveri H, Ikonen T, Leinonen H. Effect of physical training on exercise capacity and gas exchange in patients with chronic heart failure. Chest. 1996;110(4):985-91. , 2020. Myers J, Dziekan G, Goebbels U, Dubach P. Influence of high-intensity exercise training on the ventilatory response to exercise in patients with reduced ventricular function. Med Sci Sports Exerc. 1999;31(7):929-37., o que tem sido atribuído à melhora do metabolismo oxidativo dos músculos esqueléticos, aumento do débito cardíaco e atraso na acidose metabólica1010. Guazzi M, Reina G, Tumminello G, Guazzi MD. Improvement of alveolar-capillary membrane diffusing capacity with exercise training in chronic heart failure. J Appl Physiol. 2004;97(5):1866-73. , 1313. Van Laethem C, Van De Veire N, De Backer G, Bihija S, Seghers T, Cambier D, et al. Response of the oxygen uptake efficiency slope to exercise training in patients with chronic heart failure Eur J Heart Fail. 2007;9(6-7):625-9. , 1919. Kiilavuori K, Sovijärvi A, Näveri H, Ikonen T, Leinonen H. Effect of physical training on exercise capacity and gas exchange in patients with chronic heart failure. Chest. 1996;110(4):985-91.. Entretanto, os poucos estudos que avaliaram os efeitos do treinamento sobre o slope VE-VCO2 de indivíduos saudáveis, não encontraram alterações11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. , 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91.. Assim, apesar da relevância clínica da EV para pacientes com IC, a sensibilidade dessa medida para a avaliação de indivíduos saudáveis ainda foi pouco estudada. Considerando que parte das adaptações ao treinamento associadas ao aumento da EV em pacientes com IC, também ocorre em pessoas saudáveis, esse trabalho teve como finalidade testar a hipótese de que um programa de treinamento delineado para melhorar a condição aeróbia, também exerça alterações na EV.

MÉTODOS

A amostra foi composta por 48 homens aparentemente saudáveis, com média de idade de 24 ± 5 anos. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Centro de Ciências da Saúde – CCS/UFES (Parecer n° 1102/98). Todos os objetivos e procedimentos da pesquisa foram explicados detalhadamente aos indivíduos, que concordaram com a participação no estudo, assinando um termo de consentimento livre e esclarecido. Os indivíduos foram considerados como ativos, de acordo com anamnese realizada previamente ao estudo, porém nenhum deles tinha participação sistemática em programas de exercícios. Como critérios de exclusão foram considerados: a evidência de comprometimentos osteoarticulares, doenças cardiovasculares ou metabólicas, participação em outro programa de exercícios durante o treinamento, terapia farmacológica com betabloqueadores e uma frequência inferior a 85% do total das sessões de treinamento.

A massa corporal e a estatura foram medidas em uma balança com toesa, da marca Welmy (Santa Bárbara d'Oeste, Brasil) com precisão de 0,1 kg e 0,1 cm, respectivamente. A partir desses dados foi possível calcular o índice de massa corporal (IMC, kg/m2).

Teste Cardiopulmonar de Exercício (TCPE)

Em primeiro lugar os sujeitos eram submetidos a um eletrocardiograma (ECG) de repouso (sistema TEB, modelo SM 400, Porto Alegre, RS, Brasil), nas 12 derivações convencionais. Em seguida, era acoplado um pneumotacômetro na cavidade oral dos participantes, acompanhado de um clip nasal para as medidas ventilatórias. O avaliado ficava em pé durante três minutos para execução das medidas referentes ao pré-esforço, e após essa etapa era realizado o TCPE por meio do protocolo de Bruce21 com monitoração contínua da frequência cardíaca (FC) através do intervalo R-R obtido pelo ECG, utilizando derivações simultâneas em MC5, D2M e V2M. Foram realizados dois testes, um imediatamente antes do início do programa de treinamento (teste 1 – T1), e outro após o término (teste 2 – T2). Ambos os testes foram executados em ambiente com temperatura controlada e no mesmo período do dia.

Os critérios para aceitar o teste como máximo incluíram: a) exaustão voluntária; b) FCmax atingida no teste estar pelo menos a 90% da prevista para idade (220-idade); c) razão de troca respiratória (RTR) igual ou acima de 1,12222. Howley ET, Bassett DR Jr, Welch HG. Criteria for maximal oxygen uptake: review and commentary. Med Sci Sports Exerc. 1995;27(9):1292-301.

A mensuração dos volumes de oxigênio e de gás carbônico (circuito aberto) foi feita pelo analisador de gases AeroSport TEEM 100 Total Metabolic Analysis System (Aerosport, Ann Arbor, MI, USA)2323. Novitsky S, Segal KR, Chatr-Aryamontri B, Guvakov D, Katch VL. Validity of a new portable indirect calorimeter: the AeroSport TEEM 100. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1995;70(5):462-7., com pneumotacômetro de fluxo médio. A amostragem ventilatória dos gases expirados foi calculada em média de 20 segundos, sendo a análise realizada com ajuda do programa Aerograph, V 2.06. A unidade do Aerosport TEEM 100 foi calibrada pelo método GASCAL+ZERO (calibração de circuito-fechado), através de gás de calibração (cilindro de %O2 e %CO2original, fornecido pelo fabricante).

O limiar ventilatório (LV) foi determinado sempre pelos mesmos dois avaliadores e de forma independente, utilizando como critério o método visual da perda da linearidade da relação entre o consumo de oxigênio e a produção de dióxido de carbono (V-Slope)2424. Beaver WL, Wasserman K, Whipp BJ. A new method for detecting anaerobic threshold by gas exchange. J Appl Physiol. 1986;60(6):2020-7.. Para apoiar a confirmação do LV pelo V-Slope, também foi utilizado o ponto mais baixo do equivalente ventilatório de oxigênio (VE/VO2) antes da elevação sustentada e sem aumento concomitante do equivalente ventilatório de dióxido de carbono (VE/VCO2)2525. Caiozzo VJ, Davis JA, Ellis JF, Azus JL, Vandagriff R, Prietto CA, et al. A comparison of gas exchange indices used to detect the anaerobic threshold. J Appl Physiol. 1982;53(5):1184-9..

A eficiência ventilatória (EV) foi determinada para cada indivíduo através do cálculo do slope da relação entre a VE (BTPS) e a VCO2 (STPD), por meio de análise de regressão linear (Microsoft Office Excel), utilizando os pontos de dados do início do TCPE até o VO2max, sendo a média do intervalo de amostragem ventilatória de 20 segundos.

Protocolo de treinamento

O programa de treinamento foi realizado por meio de caminhada e/ou corrida em pista, durante 13 semanas, três vezes por semana, em sessões de 50 minutos, sendo 10 minutos de aquecimento, 30 minutos de estímulo na zona alvo e 10 minutos de alongamento. A intensidade inicial correspondeu a 60-65% da FCmax medida e foi gradualmente aumentada 5% ao longo das semanas de treinamento, chegando a 85-90% da FCmax medida, na última semana. O controle da intensidade foi efetuado por meio de monitores de FC da marca Polar, modelos Beat, Accurex e Accurex plus, (Kempele, Finlândia).

Análise estatística

Após o teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov, as variáveis VO2pico, VO2 no LV e EV foram submetidas a teste t de Student para dados pareados visando determinar as diferenças antes e após o treinamento. Foi adotado um nível de significância de 5%. Os dados são apresentados em média ± desvio padrão (DP), sendo que os cálculos estatísticos foram efetuados com o programa Sigma Stat, versão 3.5, Systat Software Inc. (San José, Estados Unidos).

RESULTADOS

As características antropométricas dos sujeitos são apresentadas na tabela 1, onde os valores do índice de massa corporal (IMC) denotam a ausência de sobrepeso ou obesidade.

Tabela 1.
Caracterização antropométrica e etária.

Na tabela 2 são exibidos os dados referentes às variáveis avaliadas por meio do TCPE. Após o treinamento houve um aumento significativo de 12,5% e 10,9%, no VO2 no LV e VO2pico (p<0,05), respectivamente. Similarmente houve uma redução significativa de 4,1% no slope VE-VCO2, (p<0,05) o que indica um aumento da EV como efeito do treinamento.

Tabela 2.
Efeito do treinamento no VO2pico, limiar ventilatório e eficiência ventilatória.

DISCUSSÃO

A hipótese de que um programa de treinamento delineado para melhorar a condição aeróbia refletida pelo VO2pico e LV seria acompanhado de alterações na EV foi confirmada no presente estudo. Foi encontrado um aumento no VO2pico e VO2 no LV, em paralelo com um decréscimo no slopeVE-VCO2, sugerindo que após o treinamento houve uma redução do impulso ventilatório requerido para eliminar uma dada quantidade de CO2 durante o TCPE. Esses achados estão em contraste com outros estudos que avaliaram os efeitos do treinamento na EV de indivíduos saudáveis11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. , 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91..

Clark et al. 11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. por exemplo, não encontraram alterações na EV de 27 indivíduos saudáveis e sedentários, após 19 semanas de treinamento aeróbio, realizado três vezes por semana, durante 40 minutos, apesar de um aumento do VO2 no LV (43,6%) e VO2pico (15%). Com isso, concluiu-se que um regime de treinamento que melhore o desempenho no exercício não resulta necessariamente em mudanças na relação VE-VCO2 de indivíduos saudáveis. Curiosamente, os sujeitos do trabalho de Clark et al. 11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. eram menos condicionados do que os indivíduos do presente estudo e o período de treinamento utilizado foi maior. Além disso, o protocolo do TCPE e a técnica de cálculo utilizada para determinação da EV no trabalho de Clark et al. 11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. e no presente estudo foram semelhantes. Desse modo, as diferenças entre os resultados de ambos os trabalhos não são claras.

Similarmente, Mourot et al. 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91. não encontraram alterações na EV de 15 mulheres saudáveis e ativas após seis semanas de treinamento intervalado composto por nove séries de quatro minutos na intensidade do LV, intercalados com um minuto na intensidade do VO2pico e realizado três vezes por semana. Apesar disso, houve um aumento de 6% e 15% no VO2pico e VO2LV, respectivamente. Em contraste com o presente estudo, Mourot et al. 4 determinaram a EV por meio do slope VE-VCO2calculado até o LV e razão VE/VCO2 no ponto do LV, o que limita comparações. Mourot et al. 4 concluíram que diferentemente do LV e VO2pico, os índices de EV não são suficientemente sensíveis para destacar mudanças na capacidade cardiorrespiratória de indivíduos saudáveis. De fato, a magnitude da melhoria da EV no presente estudo (i.e. redução de 4,1% no slope VE-VCO2) foi pequena em relação ao aumento do VO2pico e VO2LV. Isso evidencia que embora a EV seja uma medida reprodutível66. Brown SJ, Raman A, Schlader Z, Stannard SR. Ventilatory efficiency in juvenile elite cyclists. J Sci Med Sport. 2012;16(3):266-70. , 1212. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7., podendo ser utilizada de forma complementar na avaliação dos efeitos do treinamento, a sensibilidade é pequena quando se trata de indivíduos saudáveis.

Davies et al. 1818. Davies, SW, Emery TM, Watling MI, Wannamethee G, Lipkin DP. A critical threshold of exercise capacity in the ventilatory response to exercise in heart failure. Br Heart J. 1991;65(4):179–83. demonstraram que existe um limiar crítico de capacidade física, abaixo do qual as anormalidades ventilatórias são evidentes. Eles verificaram que apenas quando o prejuízo da aptidão cardiorrespiratória excede um nível crítico de severidade, evidenciada por um VO2max abaixo de 20 ml.kg-1.min-1 é que são encontrados prejuízos na EV. Essa situação é frequentemente observada em indivíduos com insuficiência cardíaca crônica severa, onde o débito cardíaco em resposta ao exercício é insuficiente para perfundir adequadamente todas as zonas pulmonares ventiladas1818. Davies, SW, Emery TM, Watling MI, Wannamethee G, Lipkin DP. A critical threshold of exercise capacity in the ventilatory response to exercise in heart failure. Br Heart J. 1991;65(4):179–83.. O achado interessante do presente estudo foi que mesmo em indivíduos saudáveis com boa tolerância ao exercício, o treinamento foi eficaz em provocar alterações na EV, uma medida que vem sendo mais utilizada na avaliação de sujeitos com algum prejuízo pulmonar ou cardíaco.

De modo geral, o slope VE-VCO2 aumenta com a redução da PaCO2 e uma elevação da fração do volume do espaço morto (VD)1717. Wasserman, K, Hansen JE, Sue DY, Casaburi R, Whipp B. Prova de esforço: princípios e interpretação. 3ªed. Rio de Janeiro, RJ: Revinter; 2005.. Até a fase de tamponamento isocápnico a PaCO2 é regulada normalmente, permanecendo relativamente constante, portanto, quando um slope VE-VCO2 aumentado é reportado até essa fase do exercício, isso ocorre provavelmente devido a um VD mais alto26. Após esse estágio, a acentuação do slope VE-VCO2 é causada principalmente pela redução da PaCO2 devido a hiperventilação em resposta à acidose lática26. A utilização de uma fração anormalmente elevada do VD durante o TCPE (i.e. falha em reduzir a razão VD/VT), vista na insuficiência cardíaca e em doenças pulmonares restritivas2, contribui para a anormalidade do slope VE-VCO2 desses sujeitos e ocorre como uma compensação para a baixa perfusão dos alvéolos ventilados3. Em contrapartida, em indivíduos saudáveis, a razão VD/VT cai normalmente durante o TCPE, tendo em vista que o volume corrente (VT) aumenta substancialmente em relação ao VD, o que por sua vez, eleva a interação entre a ventilação alveolar e o fluxo sanguíneo capilar aumentando o potencial de troca gasosa1717. Wasserman, K, Hansen JE, Sue DY, Casaburi R, Whipp B. Prova de esforço: princípios e interpretação. 3ªed. Rio de Janeiro, RJ: Revinter; 2005.. Tem sido sugerido que um padrão respiratório mais profundo e mais lento, ocasionado por um aumento do volume corrente e/ou diminuição da frequência respiratória, reduz o componente resistivo da respiração, o VD e o custo de oxigênio da mesma contribuindo para a eficiência ventilatória2727. Neder JA, Dal Corso S, Malaguti C, Reis S, De Fuccio MB, Schmidt H, et al.The pattern and timing of breathing during incremental exercise: a normative study. Eur Respir J. 2003;21(3):530-8.. Entretanto, tendo em vista que a alteração da razão VD/VT em indivíduos saudáveis após o treinamento não é consistente44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91., parece que nesses sujeitos o principal mecanismo de aumento da EV seja um atraso no início da acidose lática, o que foi indiretamente confirmado no presente estudo pelo aumento do LV. É possível que esse atraso reduza a quantidade de lactato a ser tamponado diminuindo a resposta ventilatória. Além disso, tem sido sugerido que o aumento do LV com o treinamento retarda a queda da PaCO2 que ocorre em altas intensidades de exercício2828. Lucía A, Carvajal A, Calderón FJ, Alfonso A, Chicharro JL. Breathing pattern in highly competitive cyclists during incremental exercise. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1999;79(6):512-21., o que também pode atenuar a resposta ventilatória durante o TCPE, e contribuir para a redução do slopeVE-VCO2.

Embora a melhoria da EV avaliada pelo slope VE-VCO2 em indivíduos saudáveis não seja um consenso11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. , 44. Mourot L, Perrey S, Tordi N, Rouillon JD. Evaluation of fitness level by the oxygen uptake efficiency slope after a short-term intermittent endurance training. Int J Sports Med. 2004;25(2):85-91., a redução da ventilação durante o exercício submáximo de carga constante2929. Casaburi R, Storer TW, Wasserman K. Mediation of reduced ventilatory response to exercise after endurance training. J Appl Physiol. 1987;63(4):1533-8. e da razão VE/VCO2 em pontos do TCPE3030. Bhambhani Y, Singh M. The effects of three training intensities on VO2max and VE/VO2 ratio. Can J Appl Sport Sci. 1985;10(1):44-51., ambos em intensidades acima do LV, já foram demonstrados previamente nessa população. Casaburi et al. 2929. Casaburi R, Storer TW, Wasserman K. Mediation of reduced ventilatory response to exercise after endurance training. J Appl Physiol. 1987;63(4):1533-8. sugerem que essa redução da VE em cargas de trabalhos submáximas acima do LV é decorrente de alterações na capacidade aeróbia dos músculos locomotores, que levam a uma menor produção de lactato e a uma resposta hipercápnica atenuada, o que permite especular que o aumento do condicionamento cardiorrespiratório e metabólico leva a melhoria da EV.

Conforme esperado, os valores do slope VE-VCO2 dos indivíduos do presente estudo caracterizaram uma resposta ventilatória normal, ficando dentro dos valores encontrados na literatura para indivíduos saudáveis (i.e. entre 24,7±3,4 e 28±3,9)11. Clark AL, Skypala I, Coats AJ. Ventilatory efficiency is unchanged after physical training in healthy persons despite an increase exercise tolerance. J Cardiovasc Risk. 1994;1(4):347-51. , 33. Sun XG, Hansen JE, Garatachea N, Storer TW, Wasserman K. Ventilatory efficiency during exercise in healthy subjects. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166(11):1443-8. , 55. Brown SJ. Cardio-respiratory system efficiency in trained endurance cyclists. Medicina Sportiva. 2010;14(4):176-81. , 66. Brown SJ, Raman A, Schlader Z, Stannard SR. Ventilatory efficiency in juvenile elite cyclists. J Sci Med Sport. 2012;16(3):266-70. , 1212. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7.. Por esse mesmo motivo, a magnitude da redução no slope VE-VCO2 foi pequena em relação ao que tem sido verificado em trabalhos utilizando indivíduos com IC crônica. Nessa população, a redução no slope VE-VCO2 tem variado entre 6% a 23% após o treinamento aeróbio com duração de 3 a 24 semanas88. Meyer K, Schwaibold M, Westbrook S, Beneke R, Hajric R, Görnandt L, et al. Effects of short-term exercise training and activity restriction on functional capacity in patients with severe chronic congestive heart failure. Am J Cardiol. 1996;78(9):1017-22. , 1010. Guazzi M, Reina G, Tumminello G, Guazzi MD. Improvement of alveolar-capillary membrane diffusing capacity with exercise training in chronic heart failure. J Appl Physiol. 2004;97(5):1866-73. , 1313. Van Laethem C, Van De Veire N, De Backer G, Bihija S, Seghers T, Cambier D, et al. Response of the oxygen uptake efficiency slope to exercise training in patients with chronic heart failure Eur J Heart Fail. 2007;9(6-7):625-9.

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Para indivíduos saudáveis, é possível sugerir que um aumento da EV signifique um menor desconforto respiratório em altas intensidades de exercício, por meio da redução do impulso ventilatório mediado pela melhora do equilíbrio ácido-base. No entanto, a relação direta da melhoria da EV com o aumento do desempenho de indivíduos saudáveis não é clara. A respeito disso, Brown et al. 55. Brown SJ. Cardio-respiratory system efficiency in trained endurance cyclists. Medicina Sportiva. 2010;14(4):176-81. , 66. Brown SJ, Raman A, Schlader Z, Stannard SR. Ventilatory efficiency in juvenile elite cyclists. J Sci Med Sport. 2012;16(3):266-70. encontraram uma correlação fraca entre o slope VE-VCO2, VO2max6 (r=0,29) e VO2 no ponto de início de acúmulo de lactato em ciclistas5 (r=-0,29), sugerindo que a EV parece ter uma importância limitada na avaliação do desempenho de atletas desta modalidade.

Por outro lado, em sujeitos que ainda não atingiram o limite superior do potencial de desempenho, como é o caso dos indivíduos do presente estudo, o aumento da EV em paralelo com o aumento do VO2pico e VO2LV, mostra que o slope VE-VCO2 é sensível à melhora do condicionamento, embora a magnitude seja pequena. Adicionalmente, apesar de a importância do aumento da EV em indivíduos saudáveis ser baixa em relação à relevância clínica que essa adaptação tem para pacientes com IC, o conhecimento das circunstâncias nas quais o treinamento pode reduzir o requerimento ventilatório durante o exercício pode ser útil na elaboração de estratégias de prescrição de exercícios em programas de reabilitação.

As possíveis limitações do presente estudo incluíram a ausência do grupo controle e de dados que permitissem uma comparação direta com os resultados encontrados considerando as características da amostra, o protocolo de treinamento e técnica utilizada para calcular EV. Além disso, apesar de um slope VE-VCO2 menor do que 30 ser amplamente aceito como uma resposta ventilatória normal33. Sun XG, Hansen JE, Garatachea N, Storer TW, Wasserman K. Ventilatory efficiency during exercise in healthy subjects. Am J Respir Crit Care Med. 2002;166(11):1443-8. , 77. Arena R, Myers J, Guazzi M. The clinical and research applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev. 2008;13(2):245-69. , 1212. Chua TP, Clark AL, Amadi AA, Coats AJ. Relation between chemosensitivity and the ventilatory response to exercise in chronic heart failure. J Am Coll Cardiol. 1996; 27(3):650-7., e embora haja pontos de corte acima desse valor para definir o grau de prejuízo da EV77. Arena R, Myers J, Guazzi M. The clinical and research applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev. 2008;13(2):245-69.; não existem níveis que permitam classificar a EV dentro da faixa considerada normal (i.e. slope VE-VCO2 < 30). Sugere-se que estudos futuros sejam conduzidos buscando avaliar a influência de diferentes categorias de aptidão aeróbia sobre os valores do slope VE-VCO2 de indivíduos saudáveis, no intuito de verificar a possibilidade de desenvolver níveis de classificação para EV quando esta se encontra dentro do espectro considerado normal.

CONCLUSÃO

O presente estudo mostrou que um programa de treinamento de 13 semanas, delineado para melhorar a condição aeróbia, foi eficaz em aumentar a EV de indivíduos saudáveis. Essa melhoria da EV ocorreu em paralelo com o aumento do VO2pico e VO2LV, embora em menor magnitude. Contudo, esses resultados sugerem que o slope da relação VE-VCO2 pode ser utilizado de forma adicional na monitoração dos efeitos do treinamento de indivíduos saudáveis, complementando a interpretação da integração cardiorrespiratória do TCPE.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES, pelo apoio financeiro (modalidade bolsa de mestrado).

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

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Dez 2014

Histórico

  • Recebido
    05 Ago 2013
  • Aceito
    03 Set 2014
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