SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.19 issue3Acute effects of different weight training methods on energy expenditure in trained menFactors associated with physical activity inleisure fail between elderly author indexsubject indexarticles search
Home Pagealphabetic serial listing  

Services on Demand

Journal

Article

Indicators

Related links

Share


Revista Brasileira de Medicina do Esporte

Print version ISSN 1517-8692

Rev Bras Med Esporte vol.19 no.3 São Paulo May/June 2013

 

ARTIGO ORIGINAL
CLÍNICA MÉDICA DO EXERCÍCIO E DO ESPORTE

 

Cinética do consumo de oxigênio a intensidades de nado moderada e extrema

 

 

Ana SousaI; Kelly de JesusI; Pedro FigueiredoI; João Paulo Vilas-BoasI,II; Ricardo J. FernandesI,II

ICentro de Investigação, Formação, Inovação e Intervenção em Desporto (CIFI2D), Faculdade de Desporto, Universidade do Porto, Portugal
IILaboratório de Biomecânica LABIOMEP, Universidade do Porto, Portugal

Correspondência

 

 


RESUMO

INTRODUÇÃO: Tradicionalmente, os estudos da cinética do consumo de oxigênio são conduzidos a intensidades de exercício baixas, bem distintas daquelas em que o desempenho desportivo acontece.
OBJETIVO: Considerando que a magnitude da cinética deste parâmetro fisiológico depende da intensidade a que o esforço é realizado, pretendeu-se com este trabalho comparar a cinética do consumo de oxigênio em 200 m crowl nadados a duas intensidades distintas: moderada e extrema.
MÉTODOS: Dez nadadores do sexo masculino, de nível internacional, realizaram dois testes separados: (i) protocolo progressivo e intervalado de7 x200 m, com 30 segundos de intervalo e incrementos de 0,05 m.s-1 para determinação do patamar correspondente ao limiar anaeróbio; e (ii) 200 m à máxima velocidade. Em ambos, realizou-se uma recolha contínua de gases expirados respiração-a-respiração.
RESULTADOS: Diferenças significativas foram obtidas na amplitude e constante temporal determinadas nos 200 m nadados à intensidade extrema e moderada, respectivamente: 38,53 ± 5,30 versus 26,32 ± 9,73 ml. kg-1.min-1 e 13,21 ± 5,86 versus 18,89 ± 6,53 s (p ≤ 0,05). Não foram encontradas diferenças no atraso temporal (9,47 ± 6,42 versus 12,36 ± 6,62 s (p ≤ 0,05), à intensidade extrema e moderada, respectivamente. O atraso temporal correlacionou-se negativamente com a constante temporal à intensidade moderada (r = –0,74, p ≤ 0,05).
CONCLUSÕES: Ambas as intensidades estudadas foram bem descritas por aproximações mono-exponenciais, tendo-se verificado diferenças significativas entre as mesmas no que concerne à amplitude e constante temporal.

Palavras-chave: natação, cinética do consumo de oxigênio, intensidade moderada, intensidade extrema.


 

 

INTRODUÇÃO

A magnitude e natureza do ajuste no consumo de oxigênio (VO2) no início de qualquer exercício físico dependem fortemente da intensidade a que o esforço é realizado1. De fato, a intensidades moderadas, onde o exercício é realizado abaixo do limiar anaeróbio, o VO2 atinge um rápido estado de equilíbrio após uma única fase de crescimento, denominada componente rápida2. Já a uma intensidade elevada, i.e., acima do limiar anaeróbio, a cinética do VO2 revela a existência de uma nova fase – a componente lenta –, que, ao surgir após a componente rápida, atrasa o aparecimento do estado de equilíbrio do VO23. A intensidades severas, onde o exercício é realizado significativamente acima do limiar anaeróbio, os valores de VO2 e de lactato sanguíneo ([La-]) não conseguem estabilizar e, por conseguinte, a cinética do VO2 exibe duas componentes (rápida e lenta), terminando o exercício antes que seja possível a obtenção de um estado de equilíbrio4. Apesar de descrito muito recentemente, o domínio de intensidade extremo, sendo realizado a uma intensidade superior a de consumo máximo de oxigênio (VO2max), reflete a intensidade a que a maioria dos esforços competitivos decorrem2.  Todavia, poucos estudos têm sido realizados no âmbito da cinética do VO2, sendo uma temática quase inexplorada no âmbito da natação, particularmente a intensidades mais elevadas. O objetivo do presente trabalho é analisar e comparar a cinética do VO2 a duas intensidades de nado distintas, em condições tão próximas quanto possível das obtidas em competição: (i) intensidade moderada, analisando-se 200 m crowl à intensidade correspondente ao limiar anaeróbio individual – lanind); e (ii) intensidade extrema, avaliando-se 200 m crowl nadados à máxima intensidade.

 

MÉTODOS

Amostra

Participaram neste estudo 10 nadadores masculinos de nível internacional. Os valores individuais e médios (± dp) das suas principais características físicas e de prática de natação competitiva são apresentados na tabela 1. Os valores de massa corporal e massa gorda foram determinados através do método de análise da impedância bioelétrica (Tanita TBF 305, Tóquio, Japão). Todos os sujeitos foram previamente informados acerca dos detalhes do protocolo experimental antes dos procedimentos de recolha de dados, tendo dado o seu consentimento escrito para participar. O protocolo foi aprovado pelo comitê de ética da Instituição local.

 

 

Instrumentos e procedimentos

Todas as sessões experimentais decorreram numa piscina de 25 m coberta e aquecida (27ºC), com humidade relativa de 45%. Cada sujeito realizou dois protocolos distintos na técnica de crowl, tendo sido respeitado um intervalo de 24 horas entre eles. Um protocolo progressivo e intervalado de 7 x 200 m, com 30 segundos de intervalo entre cada patamar e incrementos de 0,05m/s5,6. A velocidade final do último patamar foi determinada de acordo com o rendimento hipoteticamente alcançado à data aos 400 m crowl, subtraindo-se posteriormente seis patamares de intensidade; a velocidade de nado foi controlada através de um pacer luminoso (TAR 1.1, GBK – electronics, Aveiro, Portugal), colocado no fundo da piscina. Esse teste serviu para se determinar o patamar de 200 m que se situava mais próximo (ou coincidente) com a velocidade correspondente ao lanind. 24 horas após foram realizados 200 m crowl à máxima velocidade7. Em ambos os protocolos, as partidas foram efetuadas dentro de água, tendo os nadadores sido instruídos para realizarem viragens abertas, sempre para o mesmo lado e sem deslize subaquático. A mensuração do VO2 foi efetuada através da recolha contínua de gases expirados respiração-a-respiração através de um analisador de gás portátil (K4b2, Cosmed, Itália), o qual foi conectado ao nadador através de um tubo e válvula respiratórios considerados adequados para a recolha de gases ventilatórios em situação de nado8. Todo este aparato experimental situava-se suspenso a uma altura de 2 m da superfície da água num cabo de aço, o que possibilitou seguir o nadador ao longo da piscina, minimizando as perturbações criadas aos movimentos do executante (figura 1).

 

 

No sentido de minimizar o ruído resultante da recolha de gases respiração-a-respiração, procedeu-se à edição posterior dos dados obtidos para excluir as respirações errantes (e.g. tosse), as quais não representam de forma real a cinética subjacente, tendo sido apenas considerados os valores compreendidos entre a média ± quatro desvios padrão9. Posteriormente, os dados obtidos respiração-a-respiração foram suavizados através de uma média móvel de três respirações10 e registados em períodos médios de cinco segundos11, aumentando a validade do parâmetro estimado. Coletas de sangue capilar do lóbulo da orelha foram utilizadas para determinar a [La-] utilizando-se um analisador portátil (Lactate Pro analyser, Arcay, Inc). As recolhas foram realizadas antes de cada protocolo, durante os períodos de recuperação (protocolo incremental) e no final dos mesmos (ao 1º, 3º, 5º e 7º minuto de recuperação). As [La-] permitiram, no protocolo incremental, a determinação do lanind, através do método de modelação da curva [La-] versus velocidade, assumindo-se como sendo o ponto de intercepção do melhor ajuste das regressões linear e exponencial usadas para a determinação do ponto exato do início do aumento exponencial de [La-]12,13. Em todos os nadadores da amostra, o ponto de inflexão das [La-] ocorreu ao 4º patamar do protocolo incremental. Os valores de frequência cardíaca foram continuamente monitorizados (a cada cinco segundos) através de um sistema monitor (Polar Vantage NV, Polar Electro Oy, Kempele, Finland).

Para análise da cinética do VO2, as curvas consideradas (dos 200m correspondentes ao lanind e dos 200 m à velocidade máxima) foram modeladas considerando uma aproximação monoexponencial (equação 1):

Onde t é o tempo (s), Vb é o valor de VO2 no inicio do exercício (ml.kg-1.min-1), A é a amplitude da componente rápida (ml.kg-1.min-1), TD é o tempo de início da componente rápida (s) e o t a constante temporal da componente rápida (s), i.e., o tempo necessário para alcançar 63% do plateau desta fase.

Complementarmente, as curvas de VO2 correspondentes ao lanind foram ainda modeladas considerando-se duas fases exponenciais (equação 2 – biexponencial):

Onde t é o tempo (s), Vb é o valor de VO2 no início do exercício (ml.kg-1.min-1), A1 e A2 são as amplitudes da componente rápida e lenta (ml.kg-1.min-1), TD1 e TD2 são os tempos de início da componente rápida e lenta (s) e o t1 e t2 são as constantes temporais da componente rápida e lenta (s), respectivamente. O método linear dos mínimos quadrados foi implementado no programa Matlab para o ajuste desta função aos dados de VO2.

Análise estatística

Os valores médios (± desvios padrão) para análise descritiva foram obtidos para todas as variáveis em estudo, para a amostra total e cada sujeito, tendo sido verificada a normalidade da sua distribuição através do teste de Shapiro-Wilk. Para a análise estatística inferencial, foi utilizado o programa SPSS (regressão linear, e o T-Teste medidas repetidas), tendo sido estabelecido um nível de significância de 0,05. O F-Teste foi utilizado para comparar as modelações monoexponencial e biexponencial das curvas de VO2 corresponentes à intensidade de nado ao lanind.

 

RESULTADOS

O F-Teste (p = 0,91) mostrou a homogeneidade das variâncias dos modelos monoexponencial e biexponencial usados para analisar os 200 m crowl realizados à intensidade correspondente ao lanind, a qual foi confirmada pela igualdade dos valores médios através do T-Teste (p = 0,97). Desta forma, no presente estudo, a cinética do VO2 a intensidades moderadas e extremas parece ser bem descrita por uma função monoexponencial, não sendo vantajoso recorrer à utilização de uma função biexponencial.

Na figura 2 são apresentadas duas curvas ilustrativas da cinética do VO2 de um nadador, quer nos 200 m correspondentes ao lanind, quer nos 200 m realizados à intensidade máxima.

 

 

Os valores médios (± dp) da Alan, A200, tlan, t200, TDlan e TD200, à intensidade moderada e extrema, são apresentados na tabela 2.

 

 

Diferenças estatisticamente significativas foram obtidas em dois parâmetros cinéticos (amplitude e constante temporal) entre os 200 m realizados às intensidades do lanind e à máxima velocidade. Complementarmente, correlações negativas foram encontradas entre TDlan e tlan (R = -0,74, p = 0,01, figura 3). Todavia, não se verificaram mais relações significativas entre os restantes parâmetros cinéticos estudados.

 

 

DISCUSSÃO

O objetivo do presente trabalho foi analisar e comparar a cinética do VO2 em 200 m crowl realizados a duas intensidades de nado distintas: moderada (correspondente ao lanind) e extrema (à máxima intensidade). Sendo estas duas intensidades consideradas como bastantes importantes no treino em natação pura desportiva, uma vez que são usadas para o desenvolvimento das capacidades aeróbia e anaeróbia, respectivamente, parece-nos fundamental proporcionar um melhor entendimento dos parâmetros cinéticos do VO2. A literatura tem conferido primazia ao estudo de intensidades de esforço baixas e moderadas, sendo escassa no que concerne aos domínios de intensidade mais elevados, os quais são os representativos dos ritmos de nado utilizados em competição. Adicionalmente, os estudos existentes decorreram em condições de avaliação inespecíficas e/ou laboratoriais (e.g. ciclo ergômetros e tapetes rolantes), comprometendo a validade e aplicabilidade dos seus resultados. Na natação, apenas Rodríguez et al.14, Rodríguez et al.15 e Sousa et al.7 conduziram estudos a intensidades elevadas e em condições tão próximas quanto possível das condições reais de nado, sendo inexistentes estudos comparativos entre domínios de intensidade.

A intensidade de exercício abaixo do lanind caracteriza-se pela existência de três fases distintas: cardiodinâmica, rápida e a estabilização do VO2 que surge três minutos após o início do exercício16. A intensidade imediatamente acima do lanind apresenta uma fase adicional (componente lenta), a qual retarda o aparecimento na estabilização no VO2, surgindo aproximadamente 10 minutos após o início do esforço2. Todavia, consubstanciando-se como o limite superior da intensidade moderada e, consecutivamente, o inferior do domínio de intensidade elevado, o lanind é uma intensidade pouco estudada no que concerne à cinética do VO2. Não obstante, Ozyener et al.9 referem que as intensidades moderadas são bem descritas por modelações monoexponenciais, ao invés das intensidades elevadas (domínios de intensidade elevado e severo) que são melhor caracterizadas por ajustes biexponenciais.

No presente estudo, e considerando os valores do F-Teste, verificou-se que à intensidade correspondente ao lanind, a cinética do VO2 poderá ser descrita considerando-se a existência de uma única fase (componente rápida) e, por conseguinte, a utilização de um ajuste biexponencial torna-se desnecessário. Não obstante, nenhum estudo ter sido realizado a esta intensidade específica, outros conduzidos no domínio de intensidade moderado apresentaram descrições monoexponenciais na cinética do VO217-21. No que concerne à intensidade extrema, aproximações monoexponenciais foram definidas anteriormente como sendo mais vantajosas para este domínio de intensidade7.

No que concerne aos parâmetros cinéticos, verificamos que os mesmos são significativamente diferentes entre as duas intensidades de exercício estudadas particularmente no que concerne à amplitude e constante temporal. Assim, foram obtidos valores mais elevados destes dois parâmetros cinéticos nos 200 m crowl realizados à máxima velocidade, ao contrário do atraso temporal cujos valores médios foram superiores na intensidade correspondente ao lanind. Os valores de amplitude corroboram os apresentados na literatura, quer para o domínio moderado3,17,19,21 quer para o domínio extremo7, sendo que apenas este último estudo foi conduzido em natação. A tendência para valores superiores de amplitude no domínio extremo reforça a literatura conduzida em cicloergômetro18,19,21 e em domínios de intensidade elevados22. Estas diferenças dever-se-ão aos valores mais elevados de VO2 alcançados no domínio extremo (demanda de oxigênio superior), pois à medida em que a intensidade de esforço aumenta, o ganho na amplitude é maior. Este fato está bem explanado na figura 2, onde são visíveis os valores mais elevados de VO2 atingidos no final do exercício.

Não obstante o referido, verificam-se também valores mais elevados de VO2 no início do esforço moderado, comparativamente ao esforço realizado à intensidade extrema. Tal fato deve-se à realização precedente dos patamares de 200 m crowl incluídos no protocolo utilizado (cf. secção de instrumentos e procedimentos) e que, apesar de realizados a baixa intensidade, induziram um aumento dos valores de VO2 basais no início do patamar seguinte. Todavia, estudos conduzidos referem que apenas o exercício prévio de intensidade elevada condiciona e influencia os esforços posteriores, nomeadamente a cinética da componente lenta do VO223,24. Desta forma, parece-nos que a existência de patamares de baixa intensidade precedentes ao esforço correspondente ao lanind não influenciaram a respectiva cinética de VO2 ao lanind.  Diferenças significativas foram para a constante temporal, sendo maior à intensidade correspondente ao lanind, contrariando assim alguns estudos que referem a constância deste parâmetro ao longo das diferentes intensidades17,19,21. Todavia, de notar que estes últimos foram conduzidos em cicloergômetro e comparando domínios de intensidade moderados a elevados e/ou severos.

Não obstante o referido, os valores da constante temporal observados para os 200 m crowl realizados à máxima intensidade são inferiores aos reportados na literatura da especialidade14,15, particularmente para as distâncias de 100 e 400 m, mas semelhantes aos de Sousa et al.7, para a mesma distância. Para a intensidade correspondente ao lanind, os valores apresentados corroboram os reportados na literatura para esforços realizados em cicloergômetro17-21.  No presente estudo, o fato da constante temporal não ser semelhante entre as duas intensidades parece dever-se à intensidade extrema em que os 200 m crowl foram realizados. Assim, e uma vez que o valor da constante temporal descreve o perfil de adaptação dos sistemas cardiovascular e muscular à intensidade de esforço realizado25, a necessidade súbita e exponencial de VO2 a intensidades superiores (figura 2) poderão explicar os valores inferiores deste parâmetro.

O atraso temporal foi o único parâmetro cinético onde não se verificaram diferenças significativas entre as duas intensidades estudadas, corroborando os estudos que compararam os domínios de exercício moderado e elevado17 e moderado e severo19. Todavia, Pringle et al.21 mostraram que este parâmetro varia entre os domínios moderado, elevado e severo. Apesar dos valores médios encontrados no nosso estudo serem inferiores aos apresentados na literatura para o domínio moderado17,19,21, os valores correspondentes ao domínio extremo são condizentes com o único estudo efetuado no âmbito da natação para a distância de 200 m7. No domínio moderado, as diferenças encontradas poder-se-ão dever ao fato dos estudos referidos terem sido conduzidos em modalidades desportivas diferentes.

A correlação negativa observada entre o atraso e a constante temporal nos 200 m crowl realizados às intensidades do lanind não foi reportada anteriormente na literatura; todavia, na presente amostra os nadadores, cuja componente rápida de VO2 se iniciou mais cedo (atraso temporal menor), foram também aqueles que necessitaram de mais tempo (constante temporal maior) até atingirem a estabilização no consumo de VO2. Assim, o nível de rendimento desportivo da nossa amostra (elevado nível) bem como a sua especialidade (nadadores de curtas distâncias) parecem-nos ser dois fatores explicativos das correlações aqui reportadas.

 

CONCLUSÃO

Ambas as intensidades estudadas foram bem descritas por aproximações monoexponenciais, tendo-se verificado diferenças significativas entre as mesmas no que concerne à amplitude e constante temporal. Assim, foram obtidos valores mais elevados destes dois parâmetros cinéticos nos 200 m crowl realizados à máxima velocidade, ao contrário do atraso temporal cuja média foi maior na intensidade correspondente ao lanind. Complementarmente, foram obtidas correlações negativas entre o TDlan e tlan.

 

AGRADECIMENTOS

Fundação para a Ciência e Tecnologia (PTDC/DES/101224/2008; SFRH/BD/72610/2010).

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

 

REFERÊNCIAS

1. Jones A, Burnley M. Oxygen uptake kinetics: an underappreciated determinant of exercise performance. Int J Sport Physiol Perform 2009;4:524-32.         [ Links ]

2. Burnley M, Jones A. Oxygen uptake kinetics as a determinant of sports performance. Eur J Sport Sci 2001;7:63-79.         [ Links ]

3. Barstow TJ, Mole PA. Linear and nonlinear characteristics of oxygen uptake kinetics during heavy exercise. J Appl Physiol 1991;71:2099-106.         [ Links ]

4. Gaesser GA, Poole DC. The slow component of oxygen uptake kinetics in humans. Exercise Sport Sci R 1996;24:35-70.         [ Links ]

5. Fernandes RJ, Cardoso CS, Soares SM, Ascensão A, Colaço PJ, Vilas-Boas JP. Time limit and VO2 slow component at intensities corresponding to VO2max in swimmers. Int J Sport Med 2003;24:576-81.         [ Links ]

6. Fernandes RJ, Keskinen KL, Colaço P, Querido AJ, Machado L, Morais PA, et al. Time limit at VO2max velocity in elite crawl swimmers. Int J Sport Med 2008;29:145-50.         [ Links ]

7. Sousa A, Figueiredo P, Oliveira N, Oliveira J, Silva A, Keskinen KL, et al. VO2 kinetics in 200-m race-pace front crawl swimming. Int J Sport Med 2011;32:1-6.         [ Links ]

8. Baldari C, Guidetti L, Meucci M. Measuring energy expenditure in swimming to assess gross mechanical efficiency. Port J Sport Sci 2011;11(suppl 3):65-8.         [ Links ]

9. Ozyener F, Rossiter H, Ward S, Whipp B. Influence of exercise intensity on the on and off-transient kinetics of pulmonary oxygen uptake in humans. J Physiol 2001;533:891-902.         [ Links ]

10. Guidetti L, Emerenziani G, Gallotta M, Silva S, Baldari C. Energy cost and energy sources of a ballet dance exercise in female adolescents with different technical ability. Eur J Appl Physiol 2008;103:315-21.         [ Links ]

11. Sousa A, Figueiredo P, Oliveira N, Oliveira J, Keskinen KL, Vilas-Boas JP, et al. Comparasion between VO2peak and VO2max at different time intervals. Open Sports Sci J 2010;3:22-4.         [ Links ]

12. Fernandes R, Sousa M, Machado L, Vilas-Boas JP. Step Length and Individual Anaerobic Threshold Assessment in Swimming. Int J Sport Med 2011;32:940-6.         [ Links ]

13. Machado L, Almeida M, Morais P, Fernandes RJ, Vilas-Boas JP. Assessing the individual anaerobic threshold: the mathematical model. Port J Sport Sci 2006;6:142 – 144.         [ Links ]

14. Rodríguez F, Keskinen K, Malvela M, Keskinen O. Oxygen uptake kinetics during free swimming: a pilot study. In: Chatard, J.E. (ed). IX Biomechanics and Medicine in Swimming 2003. Publications de l' Université de Saint- É tienne, 2003;379-84.         [ Links ]

15. Rodríguez F, Keskinen K, Keskinen O. Oxygen uptake kinetics during front crawl swimming. Arch Med Sport 2008;25:128.         [ Links ]

16. Xu F, Rhodes E. Oxygen uptake kinetics during exercise. Sports Med 1999;27:313-27.         [ Links ]

17. Carter H, Jones A, Barstow T, Burnley M, Williams A, Doust J. Oxygen uptake kinetics in treadmill running and cycle ergometry: a comparison. J Appl Physiol 2000;89:899-907.         [ Links ]

18. Carter H, Pringle J, Jones A, Doust J. Oxygen uptake during treadmill running across exercise intensity domains. Eur J Appl Physiol 2002;86:347-54.         [ Links ]

19. Cleuziou C, Perrey S, Borrani F, Lecoq AM, Courteix D, Germain P, et al. VO2 and EMG activity kinetics during moderate and severe constant work rate exercise in trained cyclists. Can J Appl Physiol 2004;29:758-72.         [ Links ]

20. Fawkner S, Armstrong N, Potter C, Welsman J. Oxygen uptake kinetics in children and adults after the onset of moderate intensity exercise. J Sport Sci 2002;20:319-26.         [ Links ]

21. Pringle J, Doust J, Carter H, Tolfrey K, Campbell I, Jones A. Oxygen uptake kinetics during moderate, heavy and severe intensity "submaximal" exercise in humans: the influence of muscle fibre type and capillarisation. Eur J Appl Physiol 2003;89:289-300.         [ Links ]

22. Scheuermann B, Barstow T. O2 uptake kinetics during exercise at peak O2 uptake. J Appl Physiol 2003;95:2014-22.         [ Links ]

23. Koppo K, Bouckaert J. In humans the oxygen uptake slow component is reduced by prior exercise of high as well as low intensity. Eur J Appl Physiol 2000;83:559-65.         [ Links ]

24. Koppo K, Bouckaert J. The effect of prior high intensity cycling exercise on the VO2 kinetics during high intensity cycling exercise is situated at the additional slow component. Int J Sport Med 2000;22:21-6.         [ Links ]

25. Markovitz G, Sayre J, Storer T, Cooper C. On issues of confidence in determining the time constant for oxygen uptake kinetics. Brit J Sport Med 2004;38:553-60.         [ Links ]

 

 

Correspondência:
Centro de Investigação, Formação, Inovação e Intervenção em Desporto (CIFI2D), Faculdade de Desporto, Universidade do Porto, Portugal.
Rua Dr. Plácido Costa 91, 4.200 Portugal.
E-mail: sousa.acm@gmail.com

Creative Commons License All the contents of this journal, except where otherwise noted, is licensed under a Creative Commons Attribution License