UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE EDUCAÇÃO FÍSICA
GIOVANA VERGINIA DE SOUZA
TREINAMENTO DE FORÇA E TREINAMENTO
CONCORRENTE COM RESTRIÇÃO PARCIAL DE FLUXO
SANGUÍNEO EM IDOSOS: RESPOSTAS DA
VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA E DE
VARIÁVEIS HEMODINÂMICAS
Campinas
2017
TREINAMENTO DE FORÇA E TREINAMENTO
CONCORRENTE COM RESTRIÇÃO PARCIAL DE FLUXO
SANGUÍNEO EM IDOSOS: RESPOSTAS DA
VARIABILIDADE DA FREQUÊNCIA CARDÍACA E DE
VARIÁVEIS HEMODINÂMICAS
Tese apresentada à Faculdade de Educação Física da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Doutora em Educação Física na área de Atividade Física Adaptada.
Orientadora: Profa. Dra. Mara Patrícia Traina Chacon Mikahil Este exemplar corresponde à versão final
da tese defendida pela aluna Giovana Verginia de Souza e orientada pela Profa. Dra. Mara Patrícia Traina Chacon Mikahil
Profa. Dra. Mara Patrícia Traina Chacon Mikahil Orientadora
Profa. Dra. Aparecida Maria Catai
Prof. Dr. Bruno Rodrigues
Profa. Dra. Dora Maria Grassi Kassisse
Prof. Dr. Fabio Yuzo Nakamura
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica da aluna.
Como em todos nós, existem pessoas na nossa vida que nos marcam para sempre. Quer através da "ajuda" que nos dão no dia a dia, quer na "ajuda" que nos deram durante toda ou parte da nossa existência. Esta "ajuda" para mim significa tudo àquilo que podemos desejar dos que nos rodeiam, amor, compreensão, carinho e muito apoio nas horas mais difíceis. Penso que nunca ser tarde para se mostrar a gratidão e assim dedico este meu humilde trabalho a eles.
Dedico este trabalho à minha família que, muito para ele contribuíram:
Ao meu Pai, exemplo de pessoa integra, de uma humildade sem igual, que me ensinou a ter tantos dos predicados que ele possui, e agradeço-lhe os exemplos de realidade que me tem mostrado de como deve ser o verdadeiro caráter de um ser humano e por tudo aquilo que me tem transmitido e que ainda continua a transmitir, o meu muito obrigado.
À minha mãe, exemplo vivo de uma verdadeira lutadora, incansável, trabalhadora, detentora de características que marcam seus filhos, lutando sempre ao lado da família. Obrigada por tudo aquilo que me tens transmitido e por todos os valores que só se adquirem com uma boa educação.
Aos meus irmãos, que sempre me apoiaram em tudo e que é e sempre serão meus melhores amigos, obrigada.
Ao meu filho que participou efetivamente de todas as etapas deste trabalho sem nunca reclamar.
Embora uma tese seja, pela sua finalidade acadêmica, um trabalho individual, há contributivos de natureza diversa que não podem nem devem deixar de ser realçados. A conquista tem que ser dividida com todos os que contribuíram, de forma direta ou indireta para a concretização e conclusão deste projeto. A todos gostaria de expressar os meus sinceros agradecimentos:
A minha orientadora professora Dra. Mara Patrícia Traina Chacon-Mikahil, um grande exemplo de dedicação e seriedade, foi quem me motivou a me dedicar à carreira acadêmica e acreditando em mim e dando-me a oportunidade de seguir em frente e estar aqui hoje. Obrigada por me proporcionar belos exemplos durante esses anos todos! A todos que fazem ou fizeram parte do FISEX.
Aos meus amigos de FEF que sempre me ajudaram nas horas boas ou difíceis e que talvez sem eles não tivesse conseguido superar os empecilhos. A FEF pela concessão do espaço físico para o trabalho desenvolvido.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq e a Fundo de Apoio ao Ensino, à Pesquisa e Extensão – FEAPEX - Unicamp pelo suporte financeiro.
Agradecimento aos membros da banca que aceitaram o convite para contribuir na finalização deste trabalho e aos homens e mulheres que participaram voluntariamente deste estudo, e que sem eles nada disso seria possível.
Agradeço a Deus, e com muita fé consegui chegar até aqui. Para os crentes, Deus está no princípio das coisas. Para os cientistas, no final de toda reflexão.
RESUMO
O processo de envelhecimento está associado a mudanças estruturais e funcionais como diminuição de força, massa muscular e da aptidão cardiorrespiratória, fatores que contribuem negativamente para saúde cardiovascular. Para isso a comunidade científica tem preconizado a prática regular de exercícios, como o treinamento aeróbio (TA) associado ao treinamento de força (TF). Independentemente se utilizado de forma isolada ou associada ao treinamento de aeróbio a recomendação para o treinamento de força é que seja realizado em intensidades consideradas altas, próximas a 70% de 1-RM. No entanto, é sabido que o treinamento em altas intensidades além de gerar problemas de sobrecarga nas articulações e também pode aumentar o número de intercorrências em idosos. Uma alternativa ao treinamento de força tradicional é o treinamento de força de baixa intensidade (20-50% 1-RM) utilizando restrição parcial do fluxo sanguíneo (RFS) que tem apresentado ganhos de força e hipertrofia similares ao TF tradicional de alta intensidade. Porém, pouco se sabe sobre o comportamento do sistema cardiovascular em resposta ao treinamento físico associado à RFS. Objetivo: O objetivo deste trabalho foi verificar o comportamento da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e das variáveis hemodinamicas, Pressão Arterial Sistólica (PAS) e Diastólica (PAD) e Frequência Cardíaca (FC) em resposta ao treinamento de força (TF) e concorrente (TC) com e sem RFS em idosos. Metodologia: Os voluntários foram randomizados pela força muscular em cinco grupos: grupo controle (GC); TF, TC, TF-RFS e TC-RFS. Foram realizadas avaliações da força, capacidade cardiorrespiratória, PAS, PAD, FC e VFC de repouso no momento pré e pós-intervenção. Resultados: Ocorreram melhoras nos parametros funcionais, força e consumo de oxigênio máximo quando comparados os grupos de TF houve melhora para o iRR após a intervenção para o grupo que treinou TF-RFS. Para a análise dos grupos que utlizaram o treinamento concorrente, observou-se melhoras na VFC (demonstrado pela variável SD2) do grupo TC em comparação aos grupos TC-RFS e CG . Portanto, pode-se observar que, para ambos os regimes de treinamento, ou seja, TF e TC, a utilização da restrição de fluxo sanguíneo na sessão de TF não provocou maior stress ao sistema cardiovascular após 12 semanas de desenvolvimento dos diferentes regimes de treinamento. Palavras-chaves: Envelhecimento; Variabilidade da frequência cardíaca; Sistema cardiovascular; Atividade física.
ABSTRACT
The aging process is associated with structural and functional changes such as decreased strength, muscle mass and cardiorespiratory fitness, which contribute negatively to cardiovascular health. For this, a scientific community has recomended a regular practice of exercises, aerobic training (AT) associated with resistance training (RT). Regardless of whether it is used alone or in association with aerobic training, a recommendation for resistance training that is performed at intensities considered high, follows a 70% 1-RM. However, it is possible that training in high intensities besides generating problems of overload in the joints and can also increase the number of intercurrences in the elderly. An alternative to traditional resistance training is low intensity resistance training (20-50% 1-RM) using partial blood flow restriction (RFS) that has strength and hypertrophy gains similar to traditional high intensity RT. However, little is known about the behavior of the cardiovascular system in the physical training associated with RFS. Objective: The objective of this study was to verify the behavior of heart rate variability (HRV) and hemodynamic variables, systolic (SBP) and diastolic (DBP) and heart rate (HR) responses to concurrent training with and without RFS in the elderly. METHODS: Volunteers were randomized by muscle strength into five groups: control group (CG); RT, CT, RT-RFS and CT-RFS. Strength, cardiorespiratory capacity, SBP, DBP, HR and HRV at rest were evaluated at the pre- and post-intervention moments. Results: There were improvements in the functional parameters, strength and maximum oxygen consumption. When compared the RT groups there were iRR better results for the group that trained RT-RFS. The CT group without BFR had better clinical changes, as demonstrated by variable SD2, than CT-BFR and CG groups. Therefore, it can be observed that, for both training regimes, ie RT and CT, the use of blood flow restriction in the RT session did not cause greater stress to the cardiovascular system after 12 weeks of development of different training regimens.
DCV Doenças Cardiovasculares
E1 Etapa 1
E2 Etapa 2
FC Frequência Cardíaca
GC Grupo Controle
HF High Frequency/ Alta frequência
IMC Índice de Massa corpórea
IPAQ Questionário Internacional de Nível de Atividade Física
iRR intervalos entre ondas R
LF/HF Balanço simpato-vagal
LF Low Frequency/ Baixa frequência
LV Limiar Ventilatório
MC Massa Corporal
mmHg Milímetros de Mercúrio
ms milissegundos
PA Pressão arterial
PAS Pressão Arterial Sistólica
PAD Pressão Arterial Diastólica
PCR Ponto de Compensação Respiratório
RFS Restrição de Fluxo Sanguíneo
RM Repetição Máxima
rMSSD Raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre os intervalos RR normais adjacentes (ms).
SD1 Desvio padrão da plotagem perpendicular de Poincaré
SD2 Desvio-padrão a longo prazo de intervalos R-R contínuos SDNN Desvio-padrão da média de todos os intervalos RR normais (ms)
SNA Sistema Nervoso Autonômico
TA Treinamento aeróbio
TF Treinamento de força
TF-RFS Treinamento de força com restrição de fluxo sanguíneo
TC Treinamento concorrente
TC-RFS Treinamento concorrente com restrição de fluxo sanguíneo
VFC Variabilidade da Frequência Cardíaca
INTRODUÇÃO ... 11 OBJETIVO ... 19 METODOLOGIA ... 20 RESULTADOS ... 27 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 56 REFERÊNCIAS GERAIS ... 57 ANEXO ... 74
ANEXO A – PARECER DO COMITÊ DE ÉTICA ... 75
ANEXO B – DECLARAÇÃO ... 76
APÊNDICE A ... 78
APÊNDICE B ... 81
INTRODUÇÃO
O processo de envelhecimento está associado a uma deterioração estrutural e funcional de quase todos os sistemas fisiológicos, independente da presença ou ausência de doenças, levando a uma menor independência dos idosos e maior incidência de doenças crônica degenerativa.
Muitos destes declínios podem ser agravados com o sedentarismo e maus hábitos durante a vida, como observado com o avançar da idade, onde há redução da prática de atividade física diária (ACSM, 2009a). Tanto o envelhecimento, como o sedentarismo, contribuem para a redução da capacidade de gerar força muscular, a redução da aptidão aeróbia e a alterações da composição corporal, com aumento de massa gorda e redução de massa magra (BOOTH, ROBERTS, LAYE, 2012; LIBERMAN, 2011). Essas alterações, por sua vez, estão relacionadas à maior prevalência de doenças crônico não transmissíveis como, arteriosclerose (VAITKEVICIUS et al., 1993), intolerância à glicose, diabetes mellitus tipo 2 (GUILLET, BOIRIE, 2005) e síndrome metabólica (KUZUYA et al., 2007), sobrepeso e obesidade, que contribuem fortemente para o desenvolvimento e progressão de doenças cardiovasculares (PEARSON et al., 2003, PENNINX et al., 2004).
Dentre as alterações neuromusculares observa-se um declínio evidenciado da massa muscular denominado sarcopenia e o aumento da gordura total (em especial a visceral). Como resultado de uma redução da síntese protéica, bem como, da perda do número de fibras musculares (especialmente as do Tipo II), a sarcopenia contribui negativamente para a funcionalidade do músculo, refletindo em maiores dificuldades para a execução de atividades da vida diária, uma vez que a força muscular é drasticamente reduzida e influencia na mobilidade dos indivíduos (DESCHENES, 2004).
O enrijecimento dos componentes do sistema cardiovascular ao longo do processo de envelhecimento se deve a infiltrações lipídicas nos tecidos, inflamação, estresse oxidativo e consequente desorganização estrutural entre fibras de colágeno e elastina. Isto aliado à diminuição do DC máximo e a redução da frequência cardíaca (FC) no pico do esforço causam uma redução do funcionamento do sistema cardiovascular mesmo na ausência de doenças. As alterações cardiovasculares mais observadas com o envelhecimento primário são: aumento da pressão sistólica, aumento da pressão de pulso, aumento da velocidade de onda de pulso, aumento da massa do ventrículo esquerdo, aumento da fibrilação atrial e desbalanço autonômico (AFIUNE, 2011).
Já no sistema autônomico ocorre redução da atividade parassimpática e/ou um aumento da atividade simpática (MIGLIARO et al., 2001), resultando no aumento da frequência cardíaca de repouso (FC) e da pressão arterial (PA), aumentando a sobrecarga de trabalho dos órgãos envolvidos e o risco de eventos cardiovasculares (LAKATTA, LEVY, 2003a, 2003b; STRAIT, LAKATTA, 2012).
Considerando que, a atividade cardiovascular influenciada pela modulação autonômica pode ser avaliada pela análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) (TASK-FORCE, 1996), esta é utilizada como um sinalizador de saúde cardíaca ou ainda relacionado ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares (HEFFERNAN et al., 2007).
Os índices da VFC apresentam declínio principalmente na segunda década de vida e esse declínio diminui por volta dos 60 anos. O pNN50 - índice estatístico, no domínio do tempo, que representa a porcentagem dos intervalos RR adjacentes com diferença de duração maior que 50ms e reflete a atividade parassimpática - é primeiro índice a declinar e o faz de forma mais rápida que os demais enquanto o gradual declínio do SDNN - índice estatístico, no domínio do tempo, desvio padrão de todos os intervalos RR normais gravados em um intervalo de tempo expresso em milissegundos - reflete uma queda menor da atividade simpática em comparação a atividade parassimpática. Além disso, o declínio da VFC é gênero dependente e essa diferença tende a desaparecer por volta da quinta década de vida (UMETANI et al., 1998; TASK-FORCE, 1996; SHANNON et al, 1991; SINGER, ORI, 1995).
Além do processo de envelhecimento normal a redução da VFC também é atribuída à baixa aptidão física (GOLDSMITH et al, 1997; MIGLIARO et al. 2001). Vários estudos transversais em repouso (DE MEERSMAN, STEIN, 2007; GREGOIRE et al., 1996) indicam atividade parassimpática mais elevada em populações ativas do que em populações menos ativas (BOUTCHER et al., 1997; FELBER DIETRICH et al., 2008; WICHI et al., 2009).
Desta forma, a adoção de um estilo de vida fisicamente ativo é amplamente recomendado devido aos efeitos positivos sobre as variáveis cardiovasculares como a frequência cardíaca e a pressão arterial, capacidade cardiorrespiratória, dentre outros parâmetros como o metabolismo lipídico e glicêmico, composição corporal e densidade mineral óssea, hormônios, antioxidantes, transito intestinal e funções psicológicas (PATE et al., 1995; CORNELISSEN et al., 2009; ACSM, 2009b; ACSM, 2011).
A comunidade científica tem proposto mudanças de hábitos de vida e condutas que minimizem as perdas fisiológicas decorrentes dos hábitos contemporâneos associados ao avançar da idade, um fenômeno epidemiológico mundial (RAICHLEN, ALEXANDER, 2014). Dentre elas, observa-se que, programas de treinamento físico regulares podem contribuir significativamente para promoção e manutenção da saúde (HASKELL et al., 2007; NELSON et al., 2007; ACSM, 2009a).
Já é reconhecido pela literatura os efeitos benéficos do treinamento aeróbio (TA) de intensidade moderada sobre a aptidão aeróbia e os fatores de risco cardiovascular (HASKELL et al., 2007; CORNELISSEN et al., 2009; ACSM, 2011), enquanto os exercícios de força exercem influência de forma positiva sobre a gordura corporal, perfil lipídico, níveis de glicose sanguínea e aumento da massa magra, fatores esses que também estão direta ou indiretamente associados ao risco cardiovascular (TREUTH et al., 1995; LIBARDI et al., 2012; WANDERLEY et al., 2013).
Há numerosas investigações a respeito dos efeitos do treinamento aeróbio na VFC na literatura (ALBINET et al., 2010; BOUTCHER et al., 1997; JURCA et al., 2004; LEVY et al., 1998; MACIEL et al., 1985; STEIN et al., 2005; UUSITALO et al., 2002) mas há relativamente poucos estudos envolvendo o TF (FIGUEROA et al., 2008; FORTE, DE VITO, FIGURA, 2003; GERAGE et al., 2013; MELO et al., 2008; SELIG et al., 2004; WANDERLEY et al., 2013) e é ainda menor o numero de estudos a respeito do TC sobre a VFC (KARAVIRTA et al., 2013, 2009; MENDONCA, PEREIRA, FERNHALL, 2013; NAGASHIMA et al., 2010; VERHEYDEN et al., 2006), apesar de haver importantes razões para associar a prática de exercícios aeróbios e de força em programas de treinamento físico para pessoas em processo de envelhecimento (ACSM, 2011).
Desta forma, há consenso sobre o treinamento físico aeróbio para melhora dos índices da VFC em diferentes populações (ALBINET et al., 2010; AMANO et al., 2001; GOULOPOULOU et al., 2010; KIVINIEVI et al., 2007; LEVY et al., 1998; STRAZNICKY et al., 2010). Essas melhoras são influenciadas pelo tipo, frequência, duração e, particularmente, pela intensidade do programa de treinamento (WALLACE, 2003). A relação entre VFC e o nível de aptidão aeróbia e/ou atividade física regular indica que uma boa capacidade cardiorrespiratória pode amenizar as perdas da modulação vagal associada à redução na VFC com o avançar da idade (BUCHHEIT et al., 2006; HAUTALA et al. 2003; HEDELIN et al. 2001; LU, KUO, YANG, 2003; DE MEERSMAN e STEIN, 2007)
O treinamento físico aeróbio regular e sistematizado pode modificar o controle do SNA sobre o Sistema Cardiovascular através do aumento na modulação parassimpática e/ou e redução ou manutenção da simpática (JURCA et al., 2004; LEITE et al., 2008). Isso resulta em uma resposta bradicardica da FC em repouso (MACIEL et al., 1985; BLAIR et al., 1996; MARTINELLI, 1996), um aumento da descarga parassimpática (CHACON-MIKAHIL et al., 1998) e uma redução da modulação simpática durante o esforço (GOLDSMITH et al., 1997; SHIN et al., 1997, CHACON-MIKAHIL, 1998). A melhora da modulação autonômica cardíaca através dos exercícios aeróbios tem sido atribuída não só à melhora da capacidade aeróbia, mas também à redução do tráfego do nervo simpático, aumento da sensibilidade barorreflexa (DESPRES et al., 2001). Estas alterações ocasionam melhoras de outros mecanismos fisiológicos como, o controle glicêmico e sensibilidade à insulina, através de ganhos de fatores centrais da modulação autonômica, ou fatores periféricos, como resposta da FC atenuada ao reflexo de estiramento do miocárdio no indivíduo treinado (GOULOPOULOU et al., 2010; LOIMAALA et al., 2000; MONAHAN et al., 2000; STRAZNICKY et al., 2009).
Outras variáveis cardiovasculares que também se modificam com o treinamento físico aeróbio e estão associadas à regulação autonômica são diminuição da resistência vascular periférica, aumento do volume sanguíneo total, massa, volume e força contrátil do ventrículo esquerdo, que resulta na melhora da capacidade aeróbia-VO2máx (GALLO Jr. et al., 1995).
Outra forma de treinamento utilizado, inclusive prescrito para todas as idades, de jovens a idosos, é o treinamento de força (TF), que deve ser realizado a uma intensidade mínima de 70% de uma repetição máxima (1-RM), a fim de optimizar os ganhos de força e hipertrofia muscular, sendo que exercício abaixo destas intensidades raramente produzem estas alterações (ACSM, 2009a; 2009b; 2011).
Cronicamente a realização de TF isolado sobre a VFC tem mostrado resultados conflitantes na literatura. Enquanto alguns demonstram melhora (GAMBASSI et al. 2016; FIGUEROA et al. 2008; HEFFERNAN et al., 2007; nenhuma alteração (GERAGE et al., 2013, WANDERLEY et al., 2013; TAKAHASHI et al., 2009; COOKE; CARTER et al. 2005; FORTE; DE VITO; FIGURA, 2003) outros ainda encontraram um declínio da função autonômica (MELO et al., 2008). Alguns fatores podem justificar a discrepância entre os achados tais como: diferentes populações, protocolos de treinamento ou até mesma a medida da VFC (SARDELI et al., dados não publicados).
Apesar do TF já ter sido demonstrado como benéfico a outros fatores de risco cardiovascular, como aumento no VO2pico, redução na gordura corporal e triglicerídeos plasmáticos e diminuição da PA (CORNELISEN et al., 2011, 2013) nem sempre esta melhora parece afetar os índices de VFC. Tradicionalmente a melhora e/ou manutenção da VFC está ligado a treinamento predominantemente aeróbio de longa duração com ativação de grandes grupos musculares (GREGOIRE et al., 1996; MELANSON; FREEDSON, 2001; SEALS; CHASE, 1989) conforme já descrito acima.
A associação do treinamento aeróbio (TA) com treinamento de força (TF) em um mesmo programa, comumente é denominado treinamento concorrente ou combinado (TC), no entanto, as faixas de intensidade utilizadas nestes estudos não provocam efeito de interferência nas adaptações desejadas em relação aos ganhos de força muscular e de aptidão aeróbia. Portanto vem sendo muito recomendado como uma alternativa mais completa aos modos de treinamento isolados, tanto para a melhora do rendimento físico (KARAVIRTA et al., 2009; SILLANPAA, et al., 2009a, 2009b), como para a prevenção e/ou como terapia não-farmácologico das doenças cronico-degenerativas e cardiovasculares, da população em geral, em especial no envelhecimento (FERKETICH et al., 1998; WOOD et al., 2001; IZQUIERDO et al., 2004).
Alguns estudos mostram que os efeitos do TC sobre as variáveis funcionais e morfológicas podem ser potencializadas em relação ao TA e TF realizados isoladamente, pois além dos benefícios dos exercícios aeróbios, a realização de exercícios de força também exerce influencia positiva sobre fatores de risco cardiovascular que estão direta ou indiretamente associados ao Sistema Nervoso Autonômico (SNA) (TREUTH et al., 1995; LIBARDI et al., 2012; WANDERLEY et al., 2013).
Embora o efeito dos protocolos de treinamentos simultâneos na redução do declínio fisiológico esteja bem estabelecido (KARAVIRTA et al., 2009; SILLANPAA et al., 2009a, 2009b), a melhora da modulação autonômica cardíaca ainda é objeto de debate.
A resposta da VFC frente ao TC pode variar de acordo com a população e com as características do treino proposto. Enquanto Nagashima et al. (2010) e Karavirta et al. (2009) mostraram melhora significante, os protocolos propostos Verheyden et al. (2006) e Karavirta et al. (2013) não causaram modificações significantes na dinâmica da VFC de repouso.
Os mecanismos envolvidos na possível melhora da VFC em resposta ao TC podem estar atrelados às adaptações do componente aeróbio do treino, as quais são
consolidadas na literatura como eficazes na melhora da VFC (MONAHAN et al., 2000; STRAIT; LAKATTA, 2012).
Nesta perspectiva de análise dos efeitos dos diversos regimes de treinamento físico sobre o comportamento do sistema cardiovascular no envelhecimento, sabe-se que o treinamento físico quando utilizado em altas intensidades pode aumentar a possibilidade de intercorrências em idosos (MACDOUGALL et al., 1985; HAYKOWSKY et al., 1996; QUEIROZ et al., 2013) e cronicamente, apresentar o surgimento de patologias osteomusculares geradas pelas altas tensões mecânicas sobre as articulações, especialmente no treinamento de força (LIU, LATHAM, 2010).
Uma alternativa para programas de treinamento de força e massa muscular que tem sido estudado é o TF de baixa intensidade com restrição do fluxo sanguíneo (RFS) para o membro exercitado. Esta RFS se dá pela utilização de um manguito garroteador que restringe parcialmente o fluxo sanguineo de forma controlada no membro a ser exercitado. Estudos recentes demonstraram que mesmo em intensidades de treinamento baixas, como a 20% de 1-RM utilizando a RFS há ganhos de força e hipertrofia muscular em diferentes populações (TAKARADA et al., 2000; FRY et al., 2010; KARABULUT et al., 2010, VECHIN, et al., 2014).
Uma das hipóteses para os resultados encontrados é que a realização de exercícios de força muscular realizados a baixas intensidades com RFS estimula a secreção de hormônios e fatores reguladores na mesma proporção ou em níveis bem maiores tanto para o hormonio de crescimento, como também para fator de crescimento vascular endotelial e de insulina, noradrenalina, grelina e lactato, quando comparados a programas de exercício de força de alta intensidade (TAKARADA et al., 2000; TAKANO et al., 2005). Assim, os mecanismos clássicos também têm sido utilizados para explicar os ganhos de massa e força muscular neste tipo de treinamento, semelhante ao treinamento de alta intensidade: estresse metabólico e tensão mecânica. Baseado na teoria dos mecanismos da intensidade específica das modalidades o estresse metabólico parece exercer um papel dominante nas adaptações do treinamento com restrição de fluxo devido às baixas cargas utilizadas, mas isso não exclui uma possível contribuição da via tensão mecânica na complexa cascata adaptativa (PEARSON, HUSSEIN, 2015).
Os dois fatores primários, estresse metabólico e a tensão mecânica, agem sinergicamente mediando os mecanismos secundários que estimulam ações autócrinas e parácrinas. O estresse metabólico é causado pelo acumulo de metabólitos (lactato) da região
exercitada (TAKARADA et al., 2000, 2002, 2004; TAKADA et al., 2012, SUMIDE et al., 2009; ABE et al., 2006; LOENNEKE et al., 2011) . Esse acúmulo aumenta o recrutamento das fibras musculares, síntese proteica e redução da proteólise (FUJITA et al., 2007; YASUDA et al., 2009 e 2010; MANINI et al., 2011), através da estimulação dos mecanismos secundários como aumento sistêmico hormonal (TAKARADA et al., 2000; REEVES et al., 2006), aumento do recrutamento de fibras musculares rápidas (YASUDA et al., 2009), inchaço celular (LOENNEKE et al., 2012), dano muscular, aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (KAIJSER et al., 1990; KAWADA; ISHII, 2005) que levam a sinalização e/ou a proliferação de células satélites para indução do crescimento muscular.
Apesar da eficácia comprovada do método para ganho de força e massa muscular em diferentes populações ainda não há consenso sobre a metodologia - pressão de oclusão, intensidade, número de repetições e frequência - ideal para otimizar as adaptações (HEITKAMP, 2015; PEARSON, HUSSEIN, 2015; SLYSZ et al., 2016).
Portanto, este tipo de exercício, que é especialmente relevante para idosos e pessoas em fase de reabilitação tem sido associado às modalidades de treinamento tradicional: aeróbio, força e concorrente.
No entanto, a RFS por si só é capaz de alterar a hemodinâmica pela diminuição do volume sistólico acompanhada do aumento da frequência cardíaca (FC) para manter o débito cardíaco (DC), resultando em um maior estresse mecânico do coração, conforme indicado pelo duplo produto (DP) (TAKANO et al., 2005; IIDA et al., 2007). Além disso, a hipóxia produzida estimula os quimiorreceptores periféricos aumentando a vasodilatação local, resultando em aumento da atividade simpática cardíaca e um atraso na recuperação parassimpática (SOMERS et al., 1989; KARA et al., 2003).
Apesar dessas evidências, os poucos estudos que verificaram a segurança cardiovascular em relação ao treinamento com RFS, o fizeram em resposta a uma única sessão de exercício (TAKANO et al., 2005; ROSSOW et al., 2011, 2012; DOWNS et al., 2014).
Estudos comparando uma mesma sessão de exercício de força de baixa intensidade com e sem RFS demonstraram que houve um aumento significativamente maior da FC, PA e duplo produto (DP) para a sessão com RFS em diferentes populações (TAKANO et al., 2005; VIERA et al., 2012). No entanto, vale ressaltar que baixa intensidade de TF não necessariamente produz efeitos de ganho de força e massa muscular (ACSM, 2009b).
Já quando comparadas as respostas de uma sessão de exercício de força de baixa intensidade com RFS com uma sessão de alta intensidade para as mesmas variáveis hemodinâmicas, não há consenso nos resultados. Poton e Polito (2014) mostraram uma menor sobrecarga no sistema cardiovascular em resposta à baixa intensidade com RFS, enquanto Downs et al. (2014) demonstraram maior sobrecarga de pressão e concluíram que a RFS altera a hemodinâmica de forma diferente do treinamento de alta intensidade pois durante as pausas entre as séries devido a restrição a PAS e PAD mantiveram-se elevadas.
No estudo de Iida et al. (2007), os autores demostraram que a restrição de fluxo por si só no repouso produz os mesmos efeitos que uma pessoa em pé sem RFS induzindo um aumento na atividade do sistema nervoso simpático e um decréscimo de atividade vagal. Já para Kluess e Wood (2005) observaram que durante o exercício de força moderado a BFR induz uma retirada vagal concomitante ao aumento da atividade simpática mais pronunciada quando comparado com o exercício sem BFR.
Somente um estudo investigou a modulação autonômica imediatamente após sessão de exercício de força com RFS e encontrou modulação simpática menor em relação à sessão de alta intensidade em homens jovens (OKUNO et al., 2013). Adicionalmente, foi demonstrado que quando comparamos sessões de baixa intensidade com e sem RFS, a sessão com restrição provoca um atraso maior na reativação vagal representando assim um maior risco de eventos cardiovasculares pós-exercício de força (REZK et al., 2006; TEIXEIRA et al., 2010).
Os estudos acima reportados apontam as respostas hemodinâmicas e autonômicas agudas a uma única sessão de exercício de força com RFS, comparadas a exercícios de força de baixa e alta intensidade e apontam uma sobrecarga cardiovascular. Portanto existe a necessidade de se verificar em longo prazo, após um período de treinamento, se esta sobrecarga resultará em adaptações negativas tanto das variáveis hemodinâmicas quanto o balanço autonômico, em especial na população idosa onde o risco de intercorrências cardiovasculares aumentam devido ao declínio fisiológico e estrutural causado pelo envelhecimento associado ou não a inatividade física, e que muito se beneficiariam deste tipo de treinamento.
OBJETIVO
Objetivo geral
Verificar o efeito crônico de diferentes regimes de treinamento físico, ou seja, treinamento de força (TF) e treinamento concorrente (TC) com e sem a utilização da restrição parcial de fluxo sanguíneo (RFS) sobre as variáveis cardiovasculares em idosos.
Objetivos específicos
Verificar e comparar o efeito do TF e TF-RFS sobre a variabilidade da frequência cardíaca;
Verificar e comparar o efeito do TF e TF-RFS nas variáveis hemodinâmicas, Pressão Arterial Sistólica, Pressão Arterial Diastólica e Frequência Cardíaca;
Verificar e comparar o efeito do TC e TC-RFS sobre a variabilidade da frequência cardíaca;
Verificar e comparar o efeito do TC e TC-RFS nas variáveis hemodinâmicas, Pressão Arterial Sistólica, Pressão Arterial Diastólica e Frequência Cardíaca.
METODOLOGIA
Amostra
Participaram do estudo 29 homens e 25 mulheres, com idade acima de 60 anos (60-74 anos). Todos foram previamente informados sobre os métodos do estudo e, ao concordarem em participar dele, assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido. O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade (Parecer CEP 1303/2012).
Como critérios iniciais de inclusão, os voluntários deveriam ser considerados irregularmente ativos nível B ou sedentários, segundo o questionário internacional de nível de atividade física (IPAQ) (PARDINI et al., 2001), e não ter participado regularmente de nenhum programa de treinamento físico nos seis meses precedentes ao estudo, segundo o questionário de atividade física habitual “Baecke” (FLORINDO; LATORRE, 2003). Como critérios de exclusão foram adotados a manifestação de doença isquêmica do miocárdio, arritmias, hipertensão arterial, diabetes mellitus e obesidade mórbida.
Todos os voluntários realizaram avaliação clínica composta de eletrocardiograma de repouso e teste ergométrico, conduzidos por um médico cardiologista, antes do início do estudo. Somente fizeram parte da amostra do presente estudo os voluntários que participaram de pelo menos 90% das sessões de treinamento realizadas, e que não se ausentaram por mais de duas sessões de treinamento consecutivas.
Delineamento experimental
As avaliações antropométricas, pressão arterial, frequência cardíaca de repouso, variabilidade da frequência cardíaca, força muscular, cardiorrespiratória e recordatório alimentar foram realizadas antes (pré) e ao término (pós) do período experimental. Os voluntários foram randomizados pela força muscular em cinco grupos: grupo controle (GC, n = 11, 66,2 ± 4,0 anos); TF (n = 12, 62,0 ± 4,5 anos); TF-RFS(n = 09, 64,0 ± 3,0 anos); TC(n = 11, 64,1 ± 3,4 anos); TC-RFS(n = 11, 63,4 ± 4,1 anos).
Os grupos treinamento foram submetidos a 12 semanas de treinamento, enquanto o GC foi orientado a permanecer por todo o período experimental sem realizar nenhum treinamento físico. Os protocolos de treinamento foram divididos em etapa 1 (E1) e etapa 2 (E2), sendo que houve ajustes das intensidades para as sucessivas sessões de treino baseados nas avaliações funcionais realizadas entre a E1 e E2 conforme desenho experimental.
Figura 1 - Desenho experimental com identificações das avaliações e etapas de treinamento.
Controle dos Hábitos Nutricionais
Os participantes foram orientados por pesquisadores da área de nutrição, previamente treinados, para o preenchimento de registros alimentares de três dias durante a semana, sendo um deles sábado ou domingo. Esses registros foram utilizados para verificar se os voluntários mantiveram seus padrões nutricionais durante o estudo.
Antropometria
A avaliação da massa corporal foi realizada por meio de balança de plataforma, Filizola® digital modelo ID-1500 (precisão de 0,1 kg) e a estatura foi obtida em um estadiômetro de madeira com precisão de 0,1 cm (GORDON et al., 1988). A partir das medidas de massa corporal e estatura, calculou-se o índice de massa corpórea (IMC), por meio do quociente peso corporal/estatura (CALLAWAY, 1988). Foi avaliada, também, a circunferência de cintura (CC), por meio de fita flexível (HEYWARD, 2001).
Pressão Arterial e Frequência Cardíaca de Repouso
Ao chegarem ao laboratório, após anamnese oral sobre suas condições gerais de saúde, alimentação e qualidade de sono, os voluntários permaneceram sentados por cinco minutos. Em seguida, a pressão arterial foi aferida por meio do método auscultatório, utilizando-se de um esfigmomanômetro de coluna de mercúrio (Narcosul, Brazil) e a frequência cardíaca monitorada por um cardiofrequencímetro (modelo S-810 e RS800CX, Polar®, Finlândia). As medidas foram realizadas em dois dias consecutivos. A média dos valores obtidos foi utilizada para o estudo (MANCIA et al., 2007).
Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC)
Para obtenção dos dados da FC de repouso o registro ocorreu sempre entre as 7 e 12 horas do período da manhã, em temperatura controlada (21 a 23ºC), utilizando um cardiofrequencímetro específico (modelos S-810 e RS800CX, Polar®, Finlândia) para obtenção dos registros batimento-a-batimento correspondentes aos intervalos entre ondas R consecutivas do eletrocardiograma (iRR) (GAMELIN et al., 2006; NUNAN et al., 2009). Antes do início do protocolo todos os procedimentos foram esclarecidos na tentativa de eliminar qualquer elemento estressor no ambiente da coleta. Os avaliados foram mantidos em repouso na posição supina e em silêncio, mantendo-se acordados durante todo o protocolo. Após 5 minutos de repouso na posição supina, a PA foi aferida por método auscultatório. Em seguida, o registro foi iniciado, sendo um total de 20 minutos de coleta dos intervalos R-R em respiração espontânea e manteve-se uma frequência respiratória padrão de repouso (9-22 respirações por minuto).
Para a análise da VFC, o registro foi dividido em duas janelas de 5 min, sendo utilizado a média das duas janelas de dados para processamento pelo programa Kubios HRV Analysis software (MATLAB, version 2 beta, Kuopio, Finland) no domínio do tempo, da frequência e modelo não linear. No domínio do tempo os índices utilizados foram: média do intervalo R-R (i-RR), desvio padrão de todos os intervalos RR normais (SDNN) e raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre intervalos RR normais adjacentes (rMSSD), em milissegundos, o qual representa a atividade parassimpática. No domínio da frequência foram analisados: componente de alta frequência (High Frequency - HF), com variação de 0,15 a 0,4Hz, que corresponde à modulação respiratória e é um indicador da atuação do nervo vago sobre o coração; componente de baixa frequência (Low Frequency - LF), com variação entre 0,04 e 0,15Hz, que é decorrente da ação conjunta dos componentes vagal e simpático sobre o
coração, com predominância do simpático (TASK FORCE, 1996). Para a análise não linear da VFC (STEIN, 2005), foram utilizados os índices SD1 e SD2 da plotagem de Poincaré (desvio padrão da plotagem perpendicular de Poincaré e desvio-padrão a longo prazo de intervalos R-R contínuos, respectivamente), os quais são representativos da modulação autonômica parassimpática e VFC total, respectivamente.
Avaliação Cardiorrespiratória
Os voluntários realizaram um teste em esteira ergométrica (Quinton TM55. Bothell, Washington, EUA), onde as trocas gasosas foram coletadas continuamente, respiração a respiração, por meio de um sistema metabólico de análise de gases (CPX, Medical Graphics, St. Paul, Minnesota, EUA). O protocolo consistiu de uma velocidade inicial de aquecimento de 4 km/h por 2 minutos, seguidos de acréscimos de 0,3 km/h a cada 30 s, com uma inclinação constante de 1% (JONES; DOUST, 1996) até a exaustão física. Em seguida um período de 4 minutos de recuperação, sendo o primeiro minuto à 5 km/h, reduzindo-se 1 Km/h a cada minuto (LIBARDI et al., 2011).
Limiar Ventilatório (LV), Ponto de Compensação Respiratória (PCR) e
Consumo Máximo de Oxigênio (VO2máx.)
O LV e o PCR foram determinados por meio de uma análise visual gráfica (WASSERMAN e MCILROY, 1964), realizada por três observadores previamente treinados, e familiarizados com o sistema CPX da Medical Graphics. Já o consumo máximo de oxigênio foi expresso a partir da média dos valores de consumo de oxigênio obtido nos últimos 30 segundos da avaliação cardiorrespiratória (HEUBERT et al., 2005).
Avaliação da Força Máxima Dinâmica – 1-RM
Os procedimentos para o teste de 1-RM 45 ° leg press seguiram os critérios já descritos anteriormente (BROWN; WEIR, 2001). Os participantes realizaram um aquecimento geral em cicloergômetro a 25 km • h-1 por 5 minutos, seguido de um aquecimento no exercício 45 ° leg press. Na primeira série, os indivíduos realizaram oito repetições com carga correspondente a 50% da sua 1-RM estimada, obtidas durante as sessões de familiarização. Na segunda série, eles realizaram três repetições com 70% da sua 1-RM estimado. Foi realizado um intervalo de 2 minutos entre as séries de aquecimento. Após a conclusão da segunda série, os participantes descansaram por 3 minutos e depois executaram
no máximo cinco tentativas para alcançar sua 1-RM. Um intervalo de 3 minutos entre as tentativas foi cumprido. Os testes foram realizados por um avaliador experiente e forte encorajamento verbal foi fornecido durante as tentativas.
Determinação da Pressão da Restrição do Fluxo Sanguíneo
Para determinação da pressão (mmHg) de restrição do fluxo sanguíneo, os voluntários permaneceram em repouso na posição supina. Um Doppler vascular (DV-600; Marted, Ribeirão Preto, São Paulo, Brazil) foi posicionado sobre a artéria tibial para obtenção de pulso auscultatório, na perna esquerda. Neste mesmo membro, foi posicionado na região superior da coxa um manguito de pressão padronizado (180 mm de largura x 80 mm comprimento), que foi inflado até haver interrupção do pulso auscultatório da artéria tibial (LAURENTINO et al., 2008; GUALANO et al., 2011), sendo este valor de pressão arterial em mm Hg, considerado como a pressão de restrição total de pulso arterial (GUALANO et al., 2010).
A partir dos valores individuais da pressão de restrição total de pulso, a pressão de restrição parcial utilizada para as sessões de treinamento do grupo TC-RFS foi estabelecida em 50% da pressão de restrição total. Esta pressão sanguínea de restrição parcial do fluxo sanguíneo foi mantida constante durante toda a sessão de treinamento, incluindo os intervalos entre as séries, sendo em média de 67 ± 8.0 mmHg para o grupo estudado.
Treinamento Físico
Os diferentes tipos de treinamento TF, TC, TF-RFS e TC-RFS foram realizados durantes 12 semanas, separados em etapa 1 (E1) e etapa 2 (E2) com duração de seis semanas cada. Os grupos de TF e TF-RFS realizaram duas sessões por semana (segundas e quintas-feiras) (VECHIN et al., 2015) enquanto os grupos que treinavam TC com e sem RFS treinavam quatro vezes por semana, sendo duas sessões de TF (segundas e quintas-feiras) e duas sessões de TA (terças e sextas-feiras) (LIBARDI et tal., 2015). O grupo GC foi orientado a permanecer por todo o período experimental sem realizar nenhum treinamento físico.
Treinamento de Força (TF)
Em E1 os voluntários realizaram o exercício leg press, quatro séries de 10 repetições com uma intensidade de 70% 1-RM. Após seis semanas (E2) a intensidade foi ajustada para 80% 1-RM e os demais parâmetros mantidos. A velocidade de execução dos
exercícios foi de 2 segundos na ação concêntrica e 2 segundos na ação excêntrica e pausa de 60 segundos entre séries e exercícios.
Treinamento de Força com Restrição de Fluxo Sanguíneo (TF-RFS)
Em E1 os voluntários realizaram o mesmo exercício do treinamento de força sem RFS, leg press sendo uma série de 30 repetições e três séries de 15 repetições com uma intensidade de 20% 1-RM com restrição parcial do fluxo sanguíneo (50%). Em S2 a intensidade foi ajustada para 30% 1-RM, em ambos os estágios a velocidade de execução dos exercícios foi de 2 segundos na ação concêntrica e 2 segundos na ação excêntrica e pausa de 60 segundos entre as séries e exercícios.
Treinamento Concorrente (TC)
Na E1 os voluntários realizaram o TF acima descrito associado ao Treinamento Aeróbio realizado na pista de atletismo, onde os voluntários realizaram exercícios de caminhada e/ou corrida de maneira contínua, com variação da intensidade (50-85% VO2máx.) durante a sessão de treinamento (ACSM, 1998). Na E1 foram realizados 10 minutos abaixo do LV, 20 minutos no LV e 10 minutos abaixo do LV. A duração total da sessão foi de 40 minutos. Na E2 ocorreu o ajuste na intensidade de treinamento a partir avaliação cardiorrespiratória realizada após seis semanas de TA. Além disso, foi acrescida uma intensidade entre LV e RCP. Foram realizados 10 minutos abaixo do LV, 15 minutos no LV, 15 minutos acima do LV e abaixo do PCR e 10 minutos abaixo do LV. A duração da sessão foi de 50 minutos.
O monitoramento da intensidade do treinamento foi realizado por meio das velocidades referentes ao LV e PCR encontradas durante o teste executado na esteira, uma vez que o mesmo foi realizado com inclinação de 1% para reproduzir as condições de treinamento em pista de atletismo (JONES; DOUST, 1996).
Treinamento Concorrente com Oclusão Vascular (TC-RFS)
No TC-RFS os voluntários realizaram o TF-RFS acima descrito associado ao mesmo TA realizado pelo grupo TC.
Análise dos Dados
Técnicas de inspeção visual e o teste de Shapiro-Wilk foram utilizados para verificar a presença de observações extremas e a normalidade dos dados. Então, foi utilizado um modelo misto tendo grupo (dois níveis) e tempo (dois níveis) como fatores fixos e os sujeitos como fator aleatório para cada variável dependente. Na ocorrência de razão de valores de F significativo, foi utilizado um ajustamento de Tukey para efeito e comparações múltiplas. O valor de significância adotado foi de P<0,05 e os dados foram apresentados como média e desvio padrão. O pacote estatístico utilizado foi o SAS 9.3 for Windows.
Também foram calculados os efeitos do treinamento sobre as variáveis a partir da probabilidade de detectar uma magnitude do efeito realmente importante (isto é, maior do que o menor efeito clinicamente importante). Dessa forma, considerando-se, que em média, as mudanças nas variáveis do grupo controle que não receberam intervenção, foram de 0,5 d Cohen (diferença padrão padronizada no desvio padrão), a menor mudança clinicamente importante devido à intervenção considerada foi maior que 0,6 ou inferior a -0,6 d Cohen E interpretados qualitativamente, assumindo os seguintes limiares para avaliar a magnitude destas em mudanças: <1%, quase certamente não; <5%, muito improvável, <25% improvável <50%, possivelmente não, >50% possivelmente, > 75% provável, > 95% muito provável, > 99% quase certamente. Se as chances de ter melhores e piores resultados foram > 5%, a verdadeira diferença foi avaliada como pouco clara (HOPKINS, 2004). A planilha disponível em: http://www.sportsci.org/index-.html foi usada (HOPKINS, 2012).
RESULTADOS
Os resultados das análises dos dados deste estudo serão apresentados a seguir em formato de manuscritos intitulados:
MANUSCRITO 1: Heart rate variability responses to resistance training with and without blood flow restriction.
MANUSCRITO 2: Autonomic changes to concurrent training with and without blood flow restriction.
MANUSCRITO 1:
TITLE: HEART RATE VARIABILITY RESPONSES TO RESISTANCE TRAINING WITH AND WITHOUT BLOOD FLOW RESTRICTION
ABSTRACT
The purpose of this study was to examine the chronic effects of resistance training (RT) with and without blood flow restriction (BFR) after 12 weeks in heart rate variability (HRV). The volunteers were randomized into three groups: control group (CG, n = 08, 65.6 ± 4.0 years), high-intensity resistance training (RT-HI, n = 12, 62 ± 4.5 years), and low-intensity resistance training with blood flow restriction (RT-BFR, n = 09, 64 ± 3 years). The RT-HI performed the exercise 45° leg press, 4 sets of 10-repetition maximum (RM), with an intensity of 70% 1-RM and 60 seconds rest between sets and exercises. After 6 weeks, the 1-1-RM test was performed to adjust the intensity training - 80% 1-RM. The RT-BFR performed the exercise 45° leg press, one set of 30 repetitions and three sets of 15-repetitions maximum (RM), with an intensity of 20% 1-RM and 60 seconds rest between sets with partial blood flow restriction (50%). After 6 weeks, the RM test was performed to adjust the intensity training - 30% 1-RM. The anthropometric measurements, blood pressure, heart rate, heart rate variability at rest, and muscle strength were performed baseline before (pre) and after (post) the experimental period (12 weeks). Our main results indicate that RT with and without blood flow restriction did not change the sympathetic-vagal balance in the older adults when conventional statistics were used. However, when we used Hopkins Analysis we found better behavior to RR interval variable in RT-BFR when compared with RT-HI.
KEYWORDS: aging, strength, autonomic modulation
INTRODUCTION
The low-intensity resistance training with blood flow restriction (RT-BFR) has been recommended as an alternative to the high intensity resistance training (RT-HI) especially to the older adults and rehabilitation population to improve the strength and muscle mass due to the lowest mechanical stress in the RT-BFR (24). Few studies have been related
to the autonomic and hemodynamic effects after a unique session of resistance exercise with blood flow restriction (RE-BFR).
Okuno et al. (31) investigated the autonomic modulation and found smaller sympathetic activation after a low intensity RE-BFR compared with a high intensity RE. The studies of Takano et al. (36) and Viera et al. (41) showed significant increase in the blood pressure (BP) and in the heart rate (HR) for low intensity RE-BFR, which relate to low intensity RE without BFR. However, when comparing low intensity RE-BFR responses with high intensity RE for the same hemodynamic variables, there is no consensus as to the results. Poton and Polito (33) showed a lower overload to the cardiovascular system in response to low intensity RE-BFR, while Downs et al. (10) demonstrated greater pressure overload.
Some studies assume that the acute BP increase or a sympathetic-vagal disbalance in response to the resistance training can raise the adverse cardiovascular risks, which could be worrying with aging due to structures and age-related cardiovascular function changes (6, 22).
However, known studies on hemodynamic and on the autonomic behavior do not exist in response to a chronic RT-BFR period, especially in the older population, many would benefit from this type of neuromuscular training. Therefore, the aim of this study was to evaluate the chronic effect of resistance training with blood flow restriction (RT-BFR) compared with high intensity resistance training (RT-HI) on the autonomic and hemodynamic responses in the older adults. Based on the acute results mentioned above our hypothesis is that RT-HI causes higher sympathetic modulation and greater hemodynamic changes when compared with those caused by the RT-BFR.
METHODS
Experimental Approach to the Problem
The anthropometric, BP, HR, heart rate variability (HRV) at rest, and muscle strength were performed baseline before (pre) and after (post) the experimental period. The volunteers were randomized into three groups: control group (CG, n = 08, 65.6 ± 4.0 years), high-intensity resistance training (RT-HI, n = 12, 62.0 ± 4.5 years), and low-intensity resistance training with blood flow restriction (RT-BFR, n = 09, 64.0 ± 3.0 years). The intervention groups were trained for 12 weeks while the CG was instructed to remain throughout the experimental period without doing any physical training. The training protocols were performed into stage 1 (S1) and stage 2 (S2).
Figure. 1. Experimental design
Subjects
Twenty-nine men (n=17) and women (n=12) over the age of 60 years participated in the study. All of them were informed about the study methods and by agreeing to participate, they signed the waiver approved by the Ethics Committee in Research of the State University of Campinas (CEP 1303/2012). Inclusion criteria adopted were: volunteers should be considered irregularly active or sedentary level B under international survey of physical activity (IPAQ) (32) and could not participate in any regular physical training program within the six months preceding the study, according to the habitual physical activity questionnaire “Baecke” (11). Exclusion criteria included the manifestation of ischemic myocardial disease, arrhythmias, hypertension, diabetes mellitus and morbid obesity, which were in clinical evaluation (resting ECG and exercise test were also included − conducted by a cardiologist). Only the volunteers who participated in at least 90% of the training sessions and were not absent for more than two consecutive training sessions composed the study.
The body mass assessment was performed through platform scale digital Filizola® Model ID-1500 (precision of 0.1 kg) and height was obtained on a stadiometer accurate to 0.1 cm (13). From weight and height measurements, we calculated the body mass index (BMI) through the quotient body/height ratio (5).
Upon arrival to the laboratory after oral checklist about their general health, nutrition and sleep quality, the volunteers remained seated for five minutes. Then BP was measured by the auscultatory method using a mercury column sphygmomanometer (Narcosul, Brazil) and HR monitored for a heart rate monitor (model S-810, Polar ®, Finland). Measurements were performed on two consecutive days. The average values found were used in the study (26). For HRV analysis before and after the experimental training sessions, resting registration HR always occurred between 7 and 12 hours in a controlled temperature (21 to 23° C.), using a specific heart rate monitor (models S-810 and RS800CX, Polar ®, Finland) to obtain beat-to-beat interval records corresponding to consecutive R waves of the ECG (RR intervals) (30). Before the protocol started, all procedures were clarified in an attempt to remove any stressor element in the collection environment. The people evaluated were kept at rest in the supine position and in silence, being awake during the entire protocol. After 5 minutes rest in the supine position, BP was measured by auscultation. Then the recording began with 20 minutes of collection of RR intervals in spontaneous breathing and has remained a standard of rest (9-22 breaths per minute) respiratory rate. For HRV analysis, the record was divided into two windows of 5 min, the average data in the two windows for processing by the program Kubios HRV Analysis software (MATLAB, version 2 beta, Kuopio, Finland), using the frequency and nonlinear model in the time domain. Time domain indices were: mean RR interval (RR-i), standard deviation of all normal RR intervals (SDNN), and root-mean square of differences between adjacent normal RR intervals (rMSSD) in milliseconds, which represents parasympathetic activity. In the frequency domain were included: high-frequency component (high frequency − HF), ranging from 0.15 to 0.4 Hz, which corresponds to the respiratory modulation and it is a vagus nerve performance indicator on the heart; ranging between 0.04 and 0.15 Hz, which is due to the joint vagal action and heart sympathetic components with sympathetic predominance (39) − Low Frequency (LF − Low Frequency) component. For the HRV nonlinear analysis (35), the SD1 and SD2 indexes the Poincaré plot (standard perpendicular Poincaré plot deviation and standard deviation in long-term continuous RR intervals, respectively) were used, which are the parasympathetic autonomic modulation representative and overall HRV, respectively.
The procedures for testing 1-RM leg press 45° followed the criteria previously described (4). Participants used a general warming cycle ergometer at 25 km•h-1 during 5 minutes followed by heating at 45° exercise leg press. In the first set, subjects performed eight repetitions with load corresponding to 50% of their estimated 1-RM, obtained during the familiarization sessions. In the second series, they performed three repetitions with 70% of their estimated 1-RM. An interval of two minutes between heating sets was given. After the second series completion, participants rested for 3 minutes and then executed a maximum of five retries to achieve a 1RM. An interval of three minutes between attempts was given. A trained evaluator performed the tests and strong verbal stimulation was provided during attempts.
To determine the blood flow restriction pressure (mmHg), the subjects stayed in a supine position. A vascular Doppler probe (DV-600; Marted, Brazil) was placed over the tibial artery to capture its auscultatory pulse and standard blood pressure; 18-cm wide cuff was attached to the participant’s thigh (inguinal fold region) and then inflated up to the point in which the auscultatory pulse was interrupted (23). The cuff pressure used during the training protocol was determined as 50% of the necessary pressure for complete blood flow restriction in a resting condition (15). The pressure of blood flow restriction was sustained throughout the training session, including the rest intervals, and was released immediately after the end of the training session with an average of 67 ± 8.0 mmHg. Subjects reported having no adverse effects from the blood flow restriction protocol (e.g., excessive fatigue or pain).
The RT program used has previously been described in detail (40). The RT-HI and RT-RFS performed during 12 weeks were separated in stage 1 (S1) and stage 2 (S2), lasting six weeks each, and conducted two times per week (Mondays and Thursdays). The leg press 1-RM was reassessed at the 6th week to adjust the training loads. The control group was instructed to remain throughout the experimental period without doing any physical training.
Resistance training (RT): In S1 the volunteers performed the exercise 45° leg press, four sets of 10 repetitions with an intensity of 70% 1-RM and 60 seconds rest between sets and exercises. After 6 weeks (S2) intensity adjusted to 80% 1-RM, the execution speed of the exercises were 2 seconds on concentric action and 2 seconds on eccentric action.
Resistance training without blood flow restriction (RT-BFR): In S1 was performed one set of 30 repetitions and three sets of 15 repetitions with an intensity of 20% 1-RM 45° leg press exercise with partial restriction of blood flow (50%). In S2 the intensity was adjust to 30% 1-RM, in both stages the execution speed of the exercises was 2 seconds on concentric action and 2 seconds on eccentric action and 60 seconds rest between sets and exercises.
Data analysis: Visual inspection techniques and the Shapiro-Wilk test will be used to verify the outliers’ presence and the data normality. Then, a mixed model with group (two levels) and time (two levels) as fixed factors and subjects as random factor will be used for each dependent variable. Reason of the occurrence F values significant, Tukey adjustment for multiple comparisons and effect will be used. The significance value is P < 0.05 and data are presented as mean and standard deviation. The statistical package used was SAS 9.3 for Windows. Although no differences among groups were found at baseline, high values of effect size (Cohen’s d > 0.8) were observed for diastolic blood pressure and HRV frequency domain indices. Thus, a mixed model was used assuming groups as a fixed factor, subjects as a random factor, pre-test initial values of each variable as respective covariate.
Additionally, the uncertainty about the training effects on the measured variables were calculated from the probability of detecting a magnitude of very important effect (i.e., greater than the smallest clinically important effect). Thus, on average, the changes in the variables of the control group that received no intervention were around 0.5 d Cohen (magnitude standardized difference in standard deviation), the smallest clinically important change due to intervention was considered greater than 0.6 or less than -0.6 d Cohen and interpreted qualitatively, assuming the following thresholds to assess the magnitude of these changes: <1%, almost certainly not; <5%, very unlikely; <25%, unlikely; <50%, possibly not; >50%, possibly; >75%, likely; >95%, very likely; >99%, almost certainly. If the chances of having better and worse results were both >5%, the true difference was assessed as unclear (16). The spreadsheet is available at: http://www.sportsci.org/index-.html was used (17).
RESULTS
Significant changes in body mass and body mass index were not observed (p ≤ 0.05) in any groups, in comparisons among groups, and after the training period (Table 1).
Table 1. Means and standard deviations of the groups’ anthropometric characteristics Characteristic CG RT RT-BFR Height (m) 1.60 ± 0.11 1.59 ± 0.11 1.68 ± 0.08 BM (kg) Baseline Post 69.2 ± 14.9 68.9 ± 14.0 67.8 ± 14.9 68.9 ± 14.3 77.0 ± 18.0 77.1 ± 18.1 BMI (kg/m2) Baseline Post 26.6 ± 4.1 26.5 ± 3.8 25.8 ± 4.0 26.3 ± 3.9 26.9 ± 4.6 26.9 ± 4.7
Baseline = before the training period; Post = after training period; CG = control group (n = 08); RT = resistance training (n = 12); RT-BFR = resistance training with blood flow restriction (n = 09); BM = body mass and BMI = body mass index.
In Table 2, no significant changes were found in HR, systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP), pre and post intervention period.
Table 2. Means and standard deviations of hemodynamic variables before and after 12 weeks of training Hemodynamics CG RT RT-BFR HR (bpm) Baseline Post 76.0 ± 5.7 80.8 ± 9.1 75.4 ± 11.6 75.7 ± 9.5 71.6 ± 9.1 78.7 ± 13.4 SBP (mmHg) Baseline Post 114.0±13.2 112.2 ± 9.9 110.5 ± 8.7 104.5 ± 14.9 117.7 ± 13.5 119.5 ± 16.9 DBP (mmHg) Baseline Post 72.7 ± 7.4 72.2 ± 7.4 71.1 ± 9.5 66.5 ± 9.1 81.5 ± 11.2 73.5 ± 9.7
Baseline = before the training period; Post = after training period; CG, control group (n = 08); resistance training (n = 12); TF-RFS, strength training with blood flow restriction (n = 09); HR, heart rate at rest; SBP, systolic blood pressure; DBP, diastolic blood pressure, *P < 0.05 vs. Pre.
The individual analysis of resting HRV at baseline and after 12 weeks intervention can be observed in Figure 3. For the time and frequency domain, HRV indexes, as well as the indexes obtained by the nonlinear analysis, did not change throughout the study for either group (P > 0.05).
Fig. 2 Individual heart rate variability indexes evaluated in time (SDNN) and frequency domain (LF/HF)and nonlinear analysis using the Poincaré plot (SD1)at baseline and after 12 weeks of intervention in the control (CG), resistance training (RT) and resistance training with blood flow restriction groups.
When we analyzed the minimal clinical effects (16), we observed that the iRR response is better to RT-BFR than to RT-HI compared with groups’ delta changes. The other situations did not show significant clinical effects (figure 4).
Fig. 3 Clinical important changes among control (CG), resistance training (RT-HI), and resistance training with
blood flow restriction (RT-BFR) groups. *Significant clinical effect: greater than 0.6 or less than -0.6 d Cohen associated with the magnitude of these changes > 75%(21).
DISCUSSION
This is the first study to evaluate the HRV behavior in chronic response to resistance training with blood flow restriction method. Our main results indicate that RT-HI and RT-BFR did not change the sympathetic-vagal balance in the older people when conventional statistics were used. However, when we used Hopkins Analysis (16), we found better behavior of iRR variable for the group who trained RT-BFR compared with that trained RT-HI.
The protocol was also effective for increased strength and quadriceps area cross section in both resistance-training groups, therefore an important neuromuscular functional improvement for this age group, as previously described by our group (40).
There is no consensus in the literature about the behavior of HRV and hemodynamic variables response to the resistance training (7-8, 21, 42). Regarding resistance training with flow restriction, few studies are found and mostly with acute post-exercise evaluations.
Okuno et al. (31) investigated the autonomic modulation immediately after resistance exercise session with BFR performed alternately with one of the lower limbs in young men and found less sympathetic modulation compared with high intensity RT for the same exercise. Reporting our HRV findings for chronic responses to these training types we observed no change through the study after the protocols used (RT-BFR and RT-HI), observed in Figure 3.
Traditionally, long training duration with large muscle groups and predominantly aerobic are recommended for improvement and/or HRV maintenance (14, 28, 34). While observing the ACSM positions (1, 3) for adults and older people, and even publications showing strength gains and muscle hypertrophy with RT-BFR (20, 37-38), we must remember that both sessions RT-BFR and RT-HI were composed of a single exercise of muscle strength (leg press), resulting in a short session, which may have influenced the chronic HRV responses (12, 19).
Additionally the aging factor can influence the training responses. As already reported in the literature, studies with young people and adults have improved HRV in response to aerobic training (9, 28). However, when Forte et al. (12) compares studies assessing autonomic responses with aerobic exercise in young and middle-aged individuals he suggests that older individuals may have less adaptive response and consequent lower autonomic responsiveness, as well as vagal activity on the heart in addition to the changes in the cardiac structures of the individual over age (22).
When we compared the resistance trainings with and without blood flow restriction through the non-conventional Hopkins analysis (16), we found that RT-BFR provides an improvement in the RR interval, as well as the acute response found by Okuno et al. (31), which suggested that the intensity during exercise would be more relevant to the HRV behavior than restricting itself (19, 27, 31).
