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Revista Brasileira de Medicina do Esporte

Print version ISSN 1517-8692

Rev Bras Med Esporte vol.12 no.6 Niterói Nov./Dec. 2006

http://dx.doi.org/10.1590/S1517-86922006000600002 

ARTIGO ORIGINAL

 

Componente lento do O2 em crianças durante exercício pesado de corrida: análise com base em diferentes modelos matemáticos*

 

Componente lento de O2 en niños durante ejercicio arduo de carrera: análisis con base en diferentes modelos matemáticos

 

 

Fabiana Andrade Machado; Luiz Guilherme Antonacci Guglielmo; Camila Coelho Greco; Benedito Sérgio Denadai

Endereço para correspondência

 

 


RESUMO

O objetivo deste estudo foi verificar e quantificar a magnitude do componente lento do consumo de oxigênio (CL) em crianças submetidas a exercícios de corrida em esteira rolante, com cargas constantes de intensidade acima do limiar de lactato (75%D), utilizando para isso dois modelos de análise: a) modelo matemático com três termos exponenciais; e b) modelo DO2 6-3min. Participaram do estudo oito crianças do sexo masculino (11,92 ± 0,63 anos; 44,06 ± 13,01kg; 146,63 ± 7,25cm; e níveis de maturação sexual 1 e 2), aparentemente saudáveis, não treinadas, que realizaram em diferentes dias: 1) teste incremental na esteira rolante para a determinação do consumo de oxigênio de pico (O2pico) e do limiar de lactato (LL); e 2) dois testes de carga constante em esteira rolante durante seis minutos na intensidade de 75%D [75%D = LL + 0,75 x (O2pico – LL)]. Para determinação do CL utilizaram-se: a) modelo matemático de três termos (Exp3); e b) a diferença no O2entre o sexto e o terceiro minuto de exercício (DO2 6-3min). O CL foi expresso em valores absolutos (ml/min) e também como a contribuição percentual do CL para o aumento do O2 no final do exercício (%CL). O CL determinado pelo modelo Exp3 (129,69 ± 75,71ml/min e 8,4 ± 2,92%) foi significantemente maior do que o obtido pelo modelo DO2 6-3min (68,69 ± 102,54ml/min e 3,6 ± 7,34%). Portanto, os valores de CL obtidos em crianças durante o exercício de corrida realizado no domínio pesado (75%D) são dependentes do modelo de análise (Exp3 x DO2 6-3min).

Palavras-chave: Corrida. Componente lento. Exercício pesado. Crianças.


RESUMEN

El objetivo de este estudio ha sido el de verificar y cuantificar la magnitud del componente lento del consumo de oxígeno (CL) en niños, sometidos a ejercicios de carrera en cinta rodante, con cargas constantes de intensidad por encima del límite de lactato (75%D), utilizando para esto dos modelos de análisis: a) modelo matemático con tres términos exponenciales; y b) modelo DO2 6-3 min. Participaron del estudio 8 niños del sexo masculino (11,92 ± 0,63 años; 44,06 ± 13,01 kg; 146,63 ± 7,25 cm; y niveles de madurez sexual 1 y 2), aparentemente saludables, no entrenados, que realizaron en diferentes días: 1) Test incremental en la cinta rodante para determinar el consumo de oxígeno de pico (O2pico) y del límite de lactato (LL); y 2) Dos tests de carga constante en cinta rodante durante seis minutos a intensidad de 75%D [75%D = LL + 0,75 x (O2pico – LL)]. Para determinar el CL usamos: a) modelo matemático de tres términos (Exp3); y b) la diferencia en el O2 entre el sexto y el tercer minuto de ejercicio (DO2 6-3 min). El CL fue expresado en valores absolutos (ml/min) y también como contribución porcentual de CL para el aumento de O2 al final del ejercicio (%CL). El CL determinado por el modelo Exp3 (129,69 ± 75,71 ml/min y 8,4 ± 2,92%) fue significativamente mayor al que fue obtenido por el modelo DO2 6-3 min (68,69 ± 102,54 ml/min y 3,6 ± 7,34%). Por tanto, los valores de CL obtenidos en niños durante el ejercicio de carrera realizado en dominio pesado (75%D) son dependientes del modelo de análisis (Exp3 x DO2 6-3 min).

Palabras-clave: Carreras. Componente lento. Ejercicio pesado. Niños.


 

 

INTRODUÇÃO

O comportamento do sistema respiratório observado durante a transição repouso-exercício apresenta variações dependentes da intensidade de esforço aplicada. Em exercícios de cargas constantes com intensidades acima do limiar de lactato (LL), caracterizadas a partir desse ponto como exercício pesado, podemos observar um custo adicional do consumo de oxigênio (O2), que ocasiona um atraso em se atingir um novo estado estável para essa variável. Essa superposição do componente respiratório é denominada componente lento (CL) do O2(1).

O CL do O2 tem sua ocorrência e magnitude bastante diversa em relação ao tipo de exercício realizado. A maior parte dos trabalhos realizados objetivando a verificação e quantificação do CL prioriza o exercício realizado em cicloergômetro. No entanto, os valores encontrados nesse ergômetro em adultos mostram-se sempre maiores do que os obtidos durante exercício de corrida(2-4). Além das implicações teóricas, a compreensão e determinação do CL podem ser bastante importantes na prescrição do exercício, já que alguns autores têm proposto que a tolerância máxima ao esforço realizado acima da máxima fase estável de lactato ou potência crítica (~80-85%O2max), pode ser dependente do comportamento do CL(5). Entre outras aplicações(5), esse aspecto pode ser importante na prescrição do exercício em crianças e adolescentes, já que vários estudos têm verificado que a melhora da aptidão aeróbia nessa população parece ser dependente da utilização de intensidades de exercício (> 80-85%O2max)(6) em que o CL pode estar presente.

Entretanto, poucos estudos têm analisado a ocorrência do CL e os fatores que podem determiná-lo em crianças e adolescentes. Armon et al.(7) verificaram a ausência da ocorrência do CL do O2 em aproximadamente 50% das crianças analisadas em seu estudo. Entre as que apresentaram o fenômeno, verificou-se magnitude menor em relação aos adultos para valores expressos tanto em l/min quanto em ml/kg/min, além de não demonstrarem aumento com a intensidade de esforço. Armon et al.(7) sugeriram que a ausência da ocorrência do CL do O2 deve-se ao fato de as crianças apresentarem menores concentrações de lactato em relação aos adultos. Resultados similares foram obtidos por Williams et al.(8) durante o exercício na esteira rolante. Nesse estudo, em que o exercício foi realizado a 50%D (50% da diferença entre o LL e o O2max), a magnitude do CL expresso em valores absolutos (115,9 ± 7ml/min vs. 18,6 ± 18,9ml/min) e relativos (8,3 ± 1,0% vs. 0,9 ± 1,2%) ao aumento do O2 para a intensidade de exercício realizado (ganho) foi significantemente maior nos homens do que nos meninos, respectivamente. Os adultos obtiveram também maiores mudanças nas concentrações de lactato sanguíneo ao final do exercício. Entretanto, Fawkner e Armstrong(9) verificaram em meninos (10,6 anos) durante o exercício realizado a 40%D em cicloergômetro, valores relativos de CL (~10%) bem superiores ao estudo de Williams et al.(8) Conforme discutido anteriormente, esses dados antagônicos poderiam ser explicados, pelo menos em parte, pelos diferentes tipos de exercícios que foram analisados no estudo de Williams et al.(8) e Fawkner e Armstrong(9) (corrida x ciclismo, respectivamente).

Para a determinação e quantificação dessa variável, alguns investigadores utilizam um critério que considera um rígido intervalo de tempo para estimar a magnitude do CL. Especificamente, utiliza-se da diferença do O2 entre o sexto minuto e o terceiro minuto (DO2 6-3min) de exercício como índice para tal(2,10-11). Nesse critério, assume-se que o O2 só atingiria o valor correspondente à carga após três minutos de exercício. Porém, análises matemáticas que utilizaram dois ou três termos exponenciais têm demonstrado que o CL do O2 pode iniciar antes do terceiro minuto de exercício, levando a crer que outros métodos de verificação e quantificação são necessários para não subestimar seu valor, considerando outras características do comportamento respiratório durante a transição repouso-exercício de intensidades constantes acima do LL(12-13). Esses diferentes critérios poderiam justificar em parte os dados antagônicos obtidos por Armon et al.(7) e Fawkner e Armstrong(9) durante o exercício em cicloergômetro. Assim, é possível hipotetizar que não só o tipo de exercício, mas também os critérios empregados podem influenciar na caracterização do componente lento do O2 em crianças. Entretanto, deve-se considerar que não foram encontrados estudos que tenham analisado a influência de diferentes critérios no cálculo do CL do O2 em crianças durante a corrida realizada no domínio pesado (> LL). Sendo assim, o objetivo deste estudo foi verificar e quantificar a magnitude do componente lento do O2 em crianças submetidas a exercícios de corrida em esteira rolante, com cargas constantes de intensidade acima do LL (75%D), utilizando para isso dois modelos de análise: a) modelo matemático com três termos exponenciais; e b) modelo DO2 6-3min.

 

MÉTODOS

Sujeitos

Participaram do estudo oito crianças aparentemente saudáveis do sexo masculino (idade = 11,92 ± 0,63 anos; massa corporal = 44,06 ± 13,01kg; estatura = 146,63 ± 7,25cm), com níveis de maturação sexual 1 e 2 (pilosidade pubiana) determinado de acordo com o modelo proposto por Tanner(14). A partir da aplicação de um questionário, verificou-se que as crianças participavam regularmente das aulas de Educação Física escolar, além de realizarem outras práticas com carga horária de aproximadamente 3h/semanais. Porém, nenhum dos participantes se encontrava inserido em programas de treinamento competitivo de qualquer espécie. Cada participante foi informado sobre os procedimentos do experimento e suas implicações, tendo, juntamente com seu responsável legal, assinado um termo de consentimento para a participação no estudo. O protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da instituição onde o experimento foi realizado (Ofício CEP 22/2004).

Delineamento experimental

As crianças realizaram três visitas ao Laboratório de Avaliação da Performance Humana, Unesp – Rio Claro, SP. A primeira visita foi destinada à realização de um teste preliminar para que a criança se adaptasse ao ergômetro e ao protocolo a ser utilizado e também para as mensurações da massa corporal, estatura e determinação do nível maturacional. A segunda visita foi destinada à realização de um teste incremental para a determinação do LL e do O2pico. A terceira visita foi destinada à realização dos testes de carga constante para a caracterização da cinética do O2 durante o exercício pesado (75%D).

Teste incremental

O teste incremental foi realizado em esteira rolante (Imbramed Millenium Super ATL, Porto Alegre, Brasil). A velocidade inicial foi de 5km/h com incrementos de 1km/h a cada três minutos, sendo mantida uma inclinação constante durante todo o teste equivalente a 1%. Todos os estágios foram seguidos por 30 segundos de recuperação. O teste foi mantido até a exaustão dos participantes, que foram encorajados verbalmente a se manter em exercício pelo maior tempo possível. As variáveis cardiorrespiratórias foram medidas utilizando um analisador de gases (Cosmed K4, Roma, Itália), coletando dados respiração a respiração. Antes de cada teste os sistemas de análise do O2 e CO2 foram calibrados usando o ar ambiente e um gás com concentrações conhecidas de O2 e CO2, enquanto a turbina bidirecional (medidor de fluxo) foi calibrada usando uma seringa de 3-L (Cosmed K4b2, Roma, Itália). Os dados do teste incremental foram reduzidos a médias com intervalos de 15 segundos e o maior valor obtido durante o teste, dentro desses intervalos, foi aceito como o O2pico. Antes do início do teste, durante o período de pausa entre os estágios e ao final do mesmo, foram coletadas amostras de sangue do lóbulo da orelha (25ml) para análise da concentração de lactato sanguíneo (YSL 2300 STAT, Yellow Springs, Ohio, EUA). As concentrações de lactato foram plotadas em função da velocidade, sendo considerado o LL a intensidade de exercício onde ocorreu o primeiro e sustentado aumento da concentração de lactato acima das concentrações de repouso.

Testes de carga constante

As crianças realizaram um aquecimento de cinco minutos a 50% O2pico e, após o repouso de cinco minutos, um exercício com carga constante na intensidade correspondente a 75%D. Os participantes realizaram duas transições de exercício nesta carga, com a duração de seis minutos e intervalo de pelo menos 30 minutos entre cada transição. Amostras de sangue (25µl) foram coletadas do lóbulo da orelha imediatamente antes e após o período de seis minutos de exercício nas duas transições. A diferença entre a concentração de lactato final e inicial foi expressa como um valor delta da concentração de lactato sanguíneo (D [La]). A intensidade correspondente a 75%D foi determinada como:

Análise da cinética do O2

Para cada transição de exercício, os dados de respiração a respiração do O2 foram linearmente interpolados para obter valores com intervalos de 1 segundo. Os dados referentes às duas transições foram alinhados e assim calculadas as médias para os valores do O2 com o objetivo de diminuir o "ruído" e acentuar as características fundamentais das respostas fisiológicas. Técnicas de regressão não linear foram utilizadas para ajustar os dados de O2 após o início do exercício com uma função exponencial. O modelo matemático foi constituído de três termos, com cada um representando uma fase da resposta. O primeiro termo teve início após o começo do exercício (tempo = 0), enquanto os outros termos iniciaram-se após os tempos de atraso independentes.

onde: O2(t) = consumo de oxigênio do tempo t; O2base = consumo de oxigênio no início do teste; A0, A1 e A2 são as amplitudes assimptóticas para os três termos exponenciais; t0, t1 e t2 são as constantes de tempo; TA1 e TA2 são os tempos de atraso. O termo da fase 1 terminou no início da fase 2 (i.e., no TA1) e foi apontado o valor para o tempo (A'0)

O O2 no final da fase 1 (A'0) e a amplitude da fase 2 (A1) foram somadas para calcular a amplitude da fase 2 (A'1). A amplitude do componente lento foi determinada como o aumento do O2 do TA2 até o final do exercício (A'2), ao invés do valor assimptótico (A2), pois este apresenta freqüentemente valores acima dos limites fisiológicos(12). O componente lento foi calculado também em valores relativos.

Uma mensuração adicional do componente lento foi considerada como a diferença no O2 entre os valores do sexto (valor médio entre 5,75 e 6,0min) e terceiro minuto de exercício (valor médio entre 2,75 e 3,0min de exercício) (DO2 6-3min).

Análise estatística

Os valores são apresentados como média ± desvio-padrão. O teste de Wilcoxon foi utilizado para comparar os valores do CL do O2 (absolutos e relativos) pelos dois diferentes métodos, adotando nível de significância p < 0,05.

 

RESULTADOS

Na tabela 1 encontram-se os valores médios ± DP do O2pico e sua respectiva velocidade (O2pico), do O2 correspondente à intensidade do LL, da freqüência cardíaca máxima (FCmax) e do lactato pico obtidos durante o teste incremental.

 

 

Na tabela 2 encontram-se os valores médios ± DP da velocidade referente a 75%D e seu respectivo percentual do O2pico, da FC (média do último minuto de cada transição) e do D[La] obtidos durante o teste de intensidade constante.

 

 

Os parâmetros da cinética do O2 derivados da análise com três termos exponenciais encontram-se na tabela 3.

 

 

Os valores absolutos (ml/min) e relativos (%) do CL obtidos nos dois métodos de análise estão apresentados na figura 2. Os valores absolutos e relativos do CL foram significantemente menores pelo método DO2 6-3 do que pelo método com três termos exponenciais.

 

 

 

 

DISCUSSÃO

O objetivo deste estudo foi verificar e quantificar a magnitude do CL do O2 em crianças submetidas a exercícios de corrida em esteira rolante, com cargas constantes de intensidade acima do LL (75%D), utilizando para isso dois modelos de análise: a) modelo matemático com três termos exponenciais; e b) modelo DO2 6-3min. Nosso principal achado foi que os valores de CL, nas condições estudadas, são dependentes do modelo de análise utilizado (modelo exponencial com três termos x DO2 6-3min). Assim, crianças submetidas a esforços de carga constante na corrida com intensidades acima do LL apresentam a ocorrência da superposição do consumo de oxigênio (CL). Ainda que os valores encontrados possam ser específicos e característicos dessa faixa etária e do modo de exercício, há clara observação da ocorrência desse fenômeno respiratório ocasionando um atraso em se atingir um novo estado estável deste comportamento na intenção de suprir as necessidades impostas pelo exercício.

Nossos resultados corroboram os encontrados por Fawkner e Armstrong(9) que, utilizando um modelo exponencial com dois termos, claramente identificaram a ocorrência do CL (100 ± 60ml/min e 9,4 ± 4,6%), em crianças com idade entre 10 e 11 anos submetidas a um protocolo de exercício pesado de cargas constantes em cicloergômetro. Por outro lado, nossos resultados são diferentes dos obtidos por Armon et al.(6), que verificaram a ausência da ocorrência do CL do O2 na maioria das crianças analisadas durante o exercício de carga constante no cicloergômetro. Armon et al.(7) utilizaram em seu estudo um modelo de análise monoexponencial para a determinação do CL, considerando que esse modelo apresentou relação linear bastante consistente (73%) com a análise do aumento do O2 entre o terceiro e o sexto minuto de exercício. Assim, pode-se hipotetizar, inicialmente, que as discordâncias entre os estudos conduzidos em crianças de 10 a 11 anos se devem mais ao modelo de análise do CL do que ao modo de exercício (corrida x ciclismo).

Billat et al.(2) caracterizaram o CL como a diferença no O2 entre o terceiro e o sexto minuto de exercício de intensidade pesada, assumindo que, próximo e a partir desse momento, é possível observar o aparecimento do CL. A partir disso, alguns estudos utilizaram o critério do intervalo de tempo 6-3 minutos para estimar a magnitude do CL(10-11). No entanto, modelos matemáticos mais robustos têm demonstrado que o CL do O2 tem início antes do terceiro minuto de exercício, levando a crer que a determinação pelo método DO2 6-3 minutos pode subestimar os valores reais desse parâmetro em adultos(12-13).

Para o nosso conhecimento, este estudo foi o primeiro a identificar, em crianças, que o modelo de análise (modelo matemático com três termos exponenciais x modelo DO2 6-3min) modifica a caracterização do CL, o modelo DO2 6-3min provavelmente subestimando a sua magnitude. Esse comportamento pode ser claramente explicado quando se verifica que o início do CL ocorreu após aproximadamente dois minutos de exercício (TD2 = 129seg), antes, portanto, do tempo utilizado no modelo DO2 6-3.

Os valores de CL encontrados em nosso estudo não podem, em princípio, ser diretamente comparados com os obtidos em outros estudos conduzidos em crianças na corrida. Além das diferenças nos modelos de análise, não foram encontrados dados do CL na intensidade analisada neste estudo (75%D). Em adultos, utilizando o mesmo modo de exercício (corrida), modelo de análise (três componentes) e intensidade (75%D), Carter et al.(4) verificaram valores absolutos (301,5 ± 58,3ml/min) bem superiores aos encontrados no presente estudo (129,69 ± 75,71ml/min). Entretanto, quando são analisados os valores relativos que, a nosso ver, é a forma mais apropriada de comparação, os obtidos por Carter et al.(4) são bem semelhantes aos do nosso estudo (9,6 ± 1,2 x 8,49 ± 2,92%, respectivamente). Assim, pode-se sugerir que para a corrida, pelo menos, os valores de CL expressos em valores relativos não parecem depender da idade cronológica. Dentro desse aspecto, ainda, é importante destacar que Fawkner e Armstrong(9) verificaram, durante um acompanhamento longitudinal (dois anos), que o CL (absoluto e relativo) aumentou significantemente entre os 10,6 e 12,6 anos durante o exercício pesado (40%D) realizado no cicloergômetro. Interessantemente, alguns estudos conduzidos em adultos com diferentes níveis de treinamento aeróbio têm verificado que o CL (absoluto e relativo) é maior durante o exercício pesado realizado no ciclismo do que na corrida(2,4). Com isso, pode-se hipotetizar também que o CL parece ser dependente da interação entre o tipo de exercício e a idade cronológica.

Alguns estudos apontam que a ocorrência e magnitude do CL estariam relacionadas ao acúmulo de lactato sanguíneo durante exercício pesado(15-16). Outros, porém, verificaram baixa correlação entre as variáveis associadas ao CL e o lactato sanguíneo durante exercício em esteira e bicicleta(2). Em crianças, uma das hipóteses apontadas para a ausência e/ou pequena magnitude do CL do O2 durante exercício pesado seria em razão de as mesmas apresentarem menores concentrações de lactato sanguíneo em relação aos adultos. No entanto, nossos valores de D[La] (2,02 ± 1,24mM) são menores do que os valores encontrados por Carter et al.(4) em adultos (4,0 ± 0,5mM), sugerindo que a relação entre acúmulo de lactato e CL possa não existir, já que os valores relativos de CL foram semelhantes entre os estudos.

Sendo assim, concluímos que há ocorrência do CL do O2 em crianças submetidas a exercício de corrida em esteira rolante sob intensidade pesada, sendo esses valores semelhantes aos encontrados em adultos exercitados sob as mesmas condições. Ao compararmos os dois métodos de análise (modelo matemático com três termos exponenciais e modelo DO2 6-3min), observamos diferenças estatísticas significantes para os valores de CL, levando-nos a concordar com a literatura existente sobre o fato de haver subestimação desses valores ao utilizarmos para análise modelos mais simples.

 

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Endereço para correspondência:
B.S. Denadai
Laboratório de Avaliação da Performance Humana, IB-UNESP
Avenida 24A, 1.515, Bela Vista
13506-900 – Rio Claro, SP, Brasil
E-mail: bdenadai@rc.unesp.br

Recebido em 17/8/05. Versão final recebida em 3/5/06. Aceito em 19/7/06.

 

 

Todos os autores declararam não haver qualquer potencial conflito de interesses referente a este artigo.
* Laboratório de Avaliação da Performance Humana, UNESP – Rio Claro, SP.