Influência da imersão nas respostas cardiorrespiratórias em repouso

Influence of immersion on resting cardiorespiratory responses

ARTIGO DE REVISÃO

Influência da imersão nas respostas cardiorrespiratórias em repouso

Influence of immersion on resting cardiorespiratory responses

Cristine Lima Alberton; Luiz Fernando Martins Kruel

Grupo de Pesquisa em Atividades Aquáticas e Terrestres, Escola de Educação Física. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil

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RESUMO

Diversos benefícios nos componentes da aptidão física podem ser adquiridos com a prática de exercícios aquáticos. Além disso, a água proporciona um ambiente para a prática de exercícios com reduzido impacto nos membros inferiores e maior ou menor sobrecarga cardiorrespiratória, de acordo com os movimentos realizados. Porém, tais exercícios podem produzir respostas fisiológicas diferentes daquelas ao ar livre, visto que ocorrem alterações fisiológicas importantes durante a imersão, sendo importante a compreensão das mesmas em repouso para melhor prescrição nesse meio. O presente estudo tem como objetivo revisar estudos sobre o comportamento da frequência cardíaca e do consumo de oxigênio durante a imersão em repouso e compreender os fatores que influenciam nesse comportamento. Várias pesquisas indicam que a frequência cardíaca de repouso é reduzida com a imersão em meio aquático, porém, é importante salientar que fatores tais como temperatura da água, posição corporal, profundidade de imersão e frequência cardíaca inicial podem minimizar ou maximizar tais respostas. Os estudos que abordaram as respostas de consumo de oxigênio não são conclusivos; entretanto, ao contrário da frequência cardíaca, os mesmos indicam semelhante ou maior resposta durante a imersão em repouso. Assim, pode-se concluir que, devido às alterações cardiorrespiratórias verificadas com a imersão em ambiente aquático, a prescrição de exercícios nesse meio deve ser diferenciada daquela para exercícios em ambiente terrestre.

Palavras-chave: frequência cardíaca, consumo de oxigênio, meio aquático.

ABSTRACT

Several benefits in the physical fitness components can be acquired with the practice of aquatic exercises. Moreover, water provides an environment for the practice of exercises with reduced impact on lower limbs and major or minor cardiorespiratory overload, depending on the movements performed. However, such exercises can produce physiological responses different from those on dry land, since important physiological alterations occur during immersion, being important to understand them at rest for better prescription in this environment. The present study has the purpose to review studies about the heart rate behavior and the oxygen uptake during immersion at rest and to understand the factors that influence in this behavior. Several investigations indicate that heart rate at rest is reduced with immersion in aquatic environment; however, it is important to highlight that factors such as water temperature, body position, immersion depth and initial heart rate may minimize or maximize such responses. The studies which approached the oxygen uptake responses are not conclusive; however, contrary to heart rate, the same ones indicate similar or greater response during immersion at rest. Thus, it can be concluded that, due to the verified cardiorespiratory alterations with immersion in aquatic environment, the prescription of exercises in this environment must be differentiated from exercises on dry land.

Keywords: heart rate, oxygen uptake, aquatic environment.

INTRODUÇÃO

A prática de exercícios aquáticos está sendo cada vez mais indicada, visto que têm sido comprovados seus diversos benefícios nos componentes da aptidão física. Entre tais benefícios estão as melhorias no condicionamento cardiorrespiratório^(1-6), na composição corporal^(5,7), o aumento dos níveis de força^(5,8,9) e de flexibilidade^(5,6,10).

A vantagem da execução de exercícios aquáticos em relação aos terrestres é que, além de ser possível atingir benefícios nos diversos componentes da aptidão física, o meio líquido proporciona reduzido impacto nos membros inferiores^(11-13) e maior ou menor sobrecarga cardiorrespiratória, de acordo com os movimentos realizados^(11,14-18).

Todas as vantagens dos exercícios aquáticos estão associadas às características físicas da água. De acordo com Avellini et al.⁽¹⁾, pode-se esperar que o exercício físico aquático produza reações fisiológicas diferentes daquelas ao ar livre, devido tanto ao efeito hidrostático da água no sistema cardiorrespiratório, como sua capacidade de intensificar a perda de calor comparada com o ar. Logo, é importante a melhor compreensão dessas alterações fisiológicas em imersão em repouso para que seja possível a realização de melhor prescrição nesse meio.

O objetivo do presente estudo foi revisar o comportamento da frequência cardíaca e do consumo de oxigênio durante a imersão em repouso e compreender os fatores que influenciam nesse comportamento.

METODOLOGIA

Para a realização da presente revisão, foram buscadas referências clássicas e atuais sobre o referido tema. Os artigos clássicos, dissertação e tese citados foram obtidos do banco de artigos do Grupo de Pesquisa em Atividades Aquáticas e Terrestres da UFRGS, e podem ser encontrados nas bibliotecas setoriais dessa universidade. Os artigos mais atuais foram retirados das bases de dados Scopus e Pubmed. Pela maior disponibilidade e facilidade na procura e na leitura, foram preferencialmente utilizados artigos publicados em língua portuguesa e inglesa. Para tal busca, palavras-chave como heart rate, oxygen uptake, immersion, aquatic environment, hydrogymnastics e water aerobics e suas respectivas traduções foram combinadas, entre outras.

Comportamento da frequência cardíaca de repouso durante a imersão

Já está bem consolidado na literatura que a frequência cardíaca (FC) de repouso sofre influência com a imersão no meio líquido. Entretanto, os estudos que analisaram o comportamento da FC em meio líquido apresentam dados bastante controversos, sendo encontrados valores de bradicardia, taquicardia ou nenhuma alteração.

Essa variação da FC de repouso no meio líquido depende da temperatura da água^(19-23), da posição corporal^(24-26), da profundidade de imersão^(27-30), da FC inicial^(28,30) e da redução do peso hidrostático⁽²⁶⁾.

Arborelius et al.⁽³¹⁾ analisaram as respostas hemodinâmicas de homens em imersão na água até a profundidade de pescoço, em temperatura de 35ºC, considerada como termoneutra para repouso. Não foram observadas mudanças significativas na FC de repouso durante 30 min de imersão, embora tenha ocorrido tendência ao decréscimo quando comparado com o ambiente terrestre. Da mesma forma, Christie et al.⁽³²⁾ avaliaram a FC de homens imersos com a cabeça para fora da água, em temperaturas de 34 a 34,5ºC, comparada com o meio terrestre. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas nessa variável entre os meios aquático e terrestre.

Ao contrário dos estudos anteriores, Watenpaugh et al.⁽³³⁾ encontraram diminuição significativa na FC durante a imersão na água tanto para mulheres (21%) como para homens (16%) ao comparar o meio terrestre com a imersão na água na profundidade do pescoço, em temperatura de 34,6°C (similar à dos estudos supracitados). Já Nakanishi et al.⁽³⁴⁾ também encontraram redução significativa de 4,7bpm na FC de repouso em imersão na água. Todos os indivíduos eram do sexo masculino e permaneceram com a cabeça para fora da água e o corpo em flutuação pelo uso de um cinturão flutuador comparado com a posição sentada em ambiente terrestre. Cabe salientar que a temperatura da água utilizada nesse estudo foi de 32,5ºC, abaixo da temperatura considerada como termoneutra para repouso, que foi utilizada nos estudos de Arborelius et al.⁽³¹⁾, Christie et al.⁽³²⁾ e Watenpaugh et al.⁽³³⁾ (34 a 35ºC).

As temperaturas de água utilizadas nos estudos supracitados variaram de 32,5 a 35ºC e os resultados dessas pesquisas diferiram entre si. Outros estudos foram realizados, analisando e comparando as respostas hemodinâmicas em diferentes temperaturas de água. Craig e Dvorak⁽¹⁹⁾ observaram que a imersão na profundidade do queixo, em temperaturas de água de 36 e 37ºC, conduz a aumento significativo na FC de repouso, quando comparado com o meio terrestre. Em contrapartida, temperaturas iguais ou menores que 35ºC no ambiente aquático resultaram em respostas de FC significativamente menores que no ambiente terrestre. Corroborando o estudo anterior, Rennie et al.⁽²⁰⁾, que estudaram a imersão de indivíduos em repouso, durante o período de uma hora, na profundidade do queixo, verificaram que em temperaturas menores que 34ºC, a FC reduziu-se 25% abaixo dos valores do ambiente terrestre. Já na temperatura de 36ºC, os autores não observaram diferenças significativas entre os meios.

Park et al.⁽²¹⁾ compararam os parâmetros cardiovasculares em homens em ambiente terrestre e em imersão na água em temperaturas de 34,5 e 30ºC, na profundidade de pescoço. Analisando-se a FC nas diferentes situações experimentais, foi observada redução significativa de 15% na situação de imersão em 30ºC comparada com as outras situações. Graef et al.⁽²³⁾ estudaram o comportamento da FC de repouso em indivíduos imersos em três diferentes condições de temperatura de água (33, 30 e 27ºC), na profundidade entre apêndice xifoide e ombros. De acordo com seus resultados, foi observada redução na FC em imersão aquática comparada com o meio terrestre em todas as temperaturas. Entretanto, diferenças estatisticamente significativas foram detectadas somente entre as médias de redução da FC nas temperaturas de 33ºC (17,85 ± 10,67bpm) e 27ºC (33,75 ± 11,27bpm), demonstrando assim diminuição mais acentuada da FC com a redução da temperatura da água. Além das temperaturas de água anteriormente testadas, Srámek et al.⁽²²⁾ verificaram as respostas da FC de homens imersos com a cabeça para fora da água, durante uma hora, em temperaturas de água de 32, 20 e 14ºC. Em imersão a 32ºC e 20ºC, a FC diminuiu significativamente 15% comparada com o ambiente terrestre. Já em 14ºC, a FC obteve aumento de 5%. É importante considerar que nessa última temperatura, os indivíduos tiveram tremores, induzidos pelo frio, que podem ser considerados como exercícios leves e, consequentemente, aumentar a FC.

De forma geral, a partir dos resultados apresentados nos estudos anteriores que analisaram as respostas da FC em imersão em distintas temperaturas, podemos concluir que temperaturas de água maiores ou iguais a 36ºC provocam aumento ou nenhuma alteração no comportamento da FC comparado com o meio terrestre. Já temperaturas menores que 34ºC resultam em redução da FC, excetuando-se temperaturas muito baixas, como, por exemplo, a temperatura de 14ºC utilizada na pesquisa de Srámek et al.⁽²²⁾.

Além da temperatura da água, mudanças na posição corporal também podem refletir-se em alterações significativas nas respostas de FC. Analisando diferentes posições corporais, Connelly et al.⁽²⁵⁾ verificaram que a FC de repouso não diferiu significativamente entre as situações de decúbito dorsal em ambiente terrestre, sentado em ambiente terrestre e sentado em imersão na água, após 45 min de imersão. A piscina foi mantida em temperatura entre 34,5 e 35ºC e os indivíduos permaneceram imersos na profundidade de ombros. Respostas semelhantes foram encontradas por Sheldahl et al.⁽²⁴⁾, que analisaram as respostas da FC de homens nas posições de decúbito dorsal e ortostase no ambiente terrestre, e ortostase no ambiente aquático, em imersão na profundidade dos ombros, com a temperatura da água mantida em 31ºC, e não observaram diferenças estatisticamente significativas entre as três situações.

Ao contrário dos estudos anteriores, Kruel et al.⁽²⁶⁾ analisaram as respostas da FC de homens imersos em meio líquido na profundidade de cicatriz umbilical, em temperatura de 30ºC, comparado com o ambiente terrestre nas posições de decúbito dorsal e ortostase. Como resultados, foi encontrada redução significativa de 20% para as posições de decúbito dorsal no ambiente terrestre e ortostase no ambiente aquático comparado com a posição ortostática em ambiente terrestre. Esses resultados demonstram que a imersão em ortostase nessa temperatura de água pode reduzir a FC para valores semelhantes aos da posição de decúbito dorsal pelo retorno venoso facilitado.

Outro fator que também pode exercer influência na FC é a profundidade de imersão. Tratando-se de diferentes profundidades, Gleim e Nicholas⁽²⁷⁾ imergiram indivíduos no meio aquático em temperatura de água mantida a 30,5ºC e compararam as respostas de FC com o ambiente terrestre. Nenhuma diferença significativa foi encontrada para a FC de repouso entre as diferentes profundidades de imersão testadas (maléolo, patela, coxa e cicatriz umbilical).

Não obstante, outros estudos encontraram diferenças na FC em imersão entre diferentes profundidades, com a análise do comportamento dessa variável também em profundidades maiores que cicatriz umbilical. Kruel⁽²⁸⁾ analisou o comportamento da FC em indivíduos jovens, de ambos os sexos, durante imersão vertical em repouso nas profundidades de imersão de tornozelo, joelho, quadril, cicatriz umbilical, processo xifoide, ombros, pescoço e ombros com braços para fora da água. A temperatura da água foi mantida entre 29 e 30ºC. Foram encontradas diferenças significativas a partir do quadril, com redução na FC de 10,6%, chegando a 18,7% na profundidade do pescoço. A pesquisa de Kruel et al.⁽²⁹⁾ demonstrou resultados similares aos do estudo anterior, ao verificar as alterações da FC impostas por diferentes profundidades de imersão vertical em repouso. Nesse estudo, o n amostral (n = 177) e a variação de idade foram maiores (18 a 65 anos), com a análise de indivíduos de ambos os sexos. A temperatura utilizada foi de 29 a 30ºC. Resultados similares foram encontrados, sem diferenças significativas entre os sexos e as diferentes faixas etárias, e com redução significativa de 9,4% na FC a partir do quadril até 17,6% na profundidade do pescoço.

Coertjens et al.⁽³⁰⁾ analisaram 395 indivíduos, de ambos os sexos, durante a imersão vertical em repouso nas mesmas profundidades e temperatura que o estudo de Kruel⁽²⁸⁾. A faixa etária nesse estudo foi mais abrangente, sendo analisados indivíduos de sete a 75 anos. Não foram observadas diferenças significativas entre as faixas etárias e os sexos. Entretanto, também foram encontradas diferenças significativas a partir da profundidade do quadril, com redução de 9,1%. Nesse estudo, outro importante resultado observado foi que, quanto maior a FC inicial, maior a redução da FC em imersão. Para valores de FC iniciais de 40 a 49bpm, redução média de 1bpm foi encontrada, enquanto que para valores de FC iniciais entre 130 e 139bpm, redução média de 32,67bpm pode ser observada. Os autores constataram que, além da profundidade de imersão, a FC inicial avaliada fora da água também exerce influência na resposta da FC.

De acordo com esses resultados, podemos concluir que a profundidade de imersão exerce influência na FC, visto que, quanto mais imerso está o corpo, maior é a ação da pressão hidrostática. Com a ação da pressão hidrostática mais acentuada, maior pode ser a redução da FC, quando a temperatura da água e a posição corporal são devidamente controladas. Além disso, a FC inicial dos sujeitos também é de fundamental importância na magnitude dessa redução.

Esse fato ocorre porque a pressão hidrostática é um dos principais fatores que influenciam na FC em imersão^{(1,24,25,31-33)}. Com a imersão, ocorre aumento no volume sanguíneo central, devido à redistribuição do sangue venoso e fluido extracelular dos membros inferiores para a região central. Com o aumento do volume plasmático na região central, o coração e os vasos da circulação central são distendidos, gerando estimulação nos receptores de volume e pressão desses tecidos. Isso conduz à readaptação no sistema cardiovascular, aumentando a pressão venosa central, o débito cardíaco e o volume sistólico, para, enfim, diminuir a FC⁽³³⁾.

Provavelmente, as condições térmicas oferecidas pelo meio aquático representam também um dos mecanismos responsáveis pela redução da FC em imersão, devido à facilitação da troca de calor entre o organismo e o meio ambiente. Por causa disso, a necessidade de distribuir sangue da região central (tórax e abdômen) para a periferia é diminuída, fazendo com que o volume plasmático se concentre na região central, acrescentando mais um fator para estimular os receptores de volume e de pressão do coração e sistema vascular central⁽¹⁹⁾.

De acordo com os resultados de Kruel et al.⁽²⁶⁾, outro possível mecanismo responsável pela redução da FC advinda da imersão no meio aquático esteja relacionado com o comportamento de diminuição do peso hidrostático oferecido por esse meio. Os autores concluíram que, com a redução do peso hidrostático, provavelmente seja necessário menor recrutamento muscular para manter a postura em pé, diminuindo a necessidade de aporte sanguíneo para os membros inferiores, auxiliando também na concentração de sangue na região central do organismo.

A partir das explicações acima, pode-se concluir que a associação desses três mecanismos principais (a pressão hidrostática, os efeitos térmicos da água e a redução do peso hidrostático) é responsável pelas alterações hemodinâmicas decorrentes da imersão. Considerando a queda da FC em imersão, Sova⁽³⁵⁾ propôs uma equação para a prescrição de aulas em meio aquático com base no comportamento da FC: FC_máx água = FC_máx terra - 17. Cabe salientar que, nessa proposta, a autora considera um fator de correção para o meio aquático fixo (redução de 17bpm) para todos os indivíduos. Todavia, alguns fatores, tais como a temperatura da água, a posição corporal, a profundidade de imersão e a FC inicial do indivíduo, podem maximizar ou minimizar o comportamento da FC em imersão. Nesse sentido, a proposta atual de Graef e Kruel⁽³⁶⁾ parece ser mais adequada, uma vez que leva em consideração um fator de correção individual: FC_máx água = FC_máx terra - ΔFC, onde ΔFC corresponde à medida da redução da FC decorrente da imersão na profundidade, temperatura da água e posição corporal utilizadas para o exercício.

No quadro 1 são apresentados os resumos dos estudos supracitados, com as respectivas temperaturas e profundidades de imersão utilizadas e respostas de frequência cardíaca de repouso em imersão.

Comportamento do consumo de oxigênio de repouso durante a imersão

Existe certa divergência nas respostas do consumo de oxigênio (VO₂) de repouso em imersão. Enquanto alguns autores encontraram aumento significativo no VO₂^(37-39), outros não verficaram diferenças significativas^{(21,24,27,32,38)}.

Estudos de Christie et al.⁽³²⁾ e Park et al.⁽²¹⁾ não encontraram diferenças significativas no VO₂ de indivíduos entre os meios terrestre e aquático, sendo a profundidade de imersão no pescoço e a temperatura da água mantida em 34,5ºC, considerada como termoneutra para repouso. Vale ressaltar que ambos os estudos realizaram as medidas de repouso com os indivíduos sentados em um cicloergômetro, possibilitando, assim, menor recrutamento de fibras musculares para a manutenção da postura em pé, além do reduzido peso hidrostático oferecido pelo meio aquático.

Corroborando os estudos anteriores, Johnson et al.⁽⁴⁰⁾ não encontraram diferenças significativas no VO₂ de indivíduos imersos na profundidade dos ombros em temperaturas de água mantidas entre 26 e 26,5ºC. Entretanto, foi observada tendência de maiores valores para o repouso em pé no meio aquático comparado com o meio terrestre, tanto para homens (aumento de 0,57ml_*kg^-1_*min^-1) como para mulheres (aumento de 0,51ml_*kg^-1_*min^-1).

Já o estudo de Gleim e Nicholas⁽²⁷⁾ analisou o VO₂ de repouso em indivíduos, de ambos os sexos, imersos na água em temperatura de 30,5ºC em diferentes profundidades de imersão. Não foram encontradas diferenças significativas no VO₂ entre a posição ortostática fora da água e as profundidades de imersão de maléolo, patela, coxa e cicatriz umbilical, medidas essas que foram avaliadas em dias diferentes. Entretanto, nesse estudo, os indivíduos não foram avaliados em maiores profundidades de imersão, nas quais a ação da pressão hidrostática é mais acentuada.

Outros estudos avaliaram o comportamento do VO₂ de repouso em diferentes posições corporais. Sheldahl et al.⁽²⁴⁾ avaliaram homens jovens nas posições de decúbito dorsal e ortostase fora da água e ortostase em imersão na profundidade dos ombros em temperatura de 31ºC. Não foram observadas diferenças significativas no VO₂ entre as três situações.

Kruel et al.⁽³⁹⁾ analisaram o comportamento do VO₂ de mulheres fisicamente ativas fora da água e em imersão em temperatura de 32ºC e profundidade de processo xifoide nas mesmas posições de Sheldahl et al.⁽²⁴⁾. Entretanto, os autores observaram tendência de aumento no VO₂ da posição decúbito dorsal fora da água (3,17 ± 0,34ml_*kg^-1_*min^-1) para posição ortostática fora da água (3,62 ± 0,36ml_*kg^-1_*min^-1) e dessa para a posição ortostática em imersão (3,98 ± 0,44ml_*kg^-1_*min^-1), com diferenças significativas somente entre decúbito dorsal e imersão (aumento de 25,5%). Fatores tais como a diminuição da frequência cardíaca e o menor recrutamento de fibras musculares devido à redução do peso hidrostático sugerem que as posições de decúbito dorsal e imersão sejam fisiologicamente mais semelhantes do que as posições ortostática fora da água e ortostática em imersão. Dessa forma, a imersão provocou aumento significativo do VO₂ com a associação da mudança de posição corporal.

Em contrapartida, estudos com temperaturas de água fria encontraram aumento no VO₂ de repouso em imersão. Mekjavick e Bligh⁽³⁸⁾ analisaram a resposta do VO₂ em imersão na profundidade do manúbrio em temperaturas de água de 10, 15 e 20ºC e encontraram aumentos significativos para todas as temperaturas quando comparadas com os níveis de pré-imersão, sem diferenças significativas entre elas. McArdle et al.⁽³⁷⁾ também encontraram VO₂ de repouso significativamente maior em imersão em temperatura de 18ºC comparado com 33ºC. Isso pode ser explicado pelo fato de que na água fria há diminuição da temperatura da pele, juntamente com respiração ofegante do indivíduo, aumentando assim o consumo de oxigênio no músculo respiratório, que pode representar uma parte do aumento do VO₂ geral⁽³⁸⁾.

Porém, o estudo de Mekjavik e Bligh⁽³⁸⁾ também analisou o VO₂ em imersão em água quente, em temperatura de 40ºC. Da mesma forma, nessa temperatura foi observado aumento significativo do VO₂; isso demonstra que o comportamento do VO₂ não depende só da temperatura fria da água.

Um dos principais fatores responsáveis por esse aumento do VO₂ em imersão em repouso é a pressão hidrostática. Sua ação em diferentes partes do corpo, principalmente nos membros inferiores e abdômen, proporciona redistribuição sanguínea, com consequente aumento do retorno venoso e concentração do volume sanguíneo na região central. Com o aumento da passagem de sangue pelo coração e pulmões, há também maior captação de oxigênio pelo sangue, proporcionando aumento no VO₂⁽³⁸⁾.

No quadro 2 são apresentados os resumos dos estudos supracitados, com as respectivas temperaturas e profundidades de imersão utilizadas e respostas de consumo de oxigênio de repouso em imersão.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Como pode ser observado nos estudos supracitados, durante a imersão no meio aquático os indivíduos apresentam comportamento fisiológico diferente do do meio terrestre. É importante salientar que, devido a essas alterações cardiorrespiratórias decorrentes da imersão, a prescrição de exercícios nesse meio não deve ser a mesma que para exercícios em ambiente terrestre. Logo, para uma prescrição mais adequada é necessária a realização de testes máximos dentro da água, com medidas diretas de VO₂ e FC. Quando isso não é possível, torna-se necessária a utilização de equações de predição da FC máxima dentro da água, a partir de fatores de correção. Nesse sentido, sugerimos a escolha de equações com fatores de correção individuais, como a proposta por Graef e Kruel⁽³⁶⁾ (FC_máx água = FC_máx terra - ΔFC), e não com fatores de correção fixos, como na equação proposta por Sova⁽³⁵⁾ (FC_máx água = FC_máx terra - 17), visto que a mesma não considera a variação da FC.

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

Submetido em 16/04/2008

Versão final recebida em 12/11/2008

Aceito em 07/12/2008

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  17 Jun 2009
• Data do Fascículo
  Jun 2009

Histórico

• Aceito
  07 Dez 2008
• Recebido
  12 Nov 2008