UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE DESPORTOS
DEPARTAMENTO DE EDUCAÇÃO FÍSICA
THIAGO PEREIRA VENTURA
PREDIÇÃO DA TOLERÂNCIA AO EXERCÍCIO NOS DOMÍNIOS SEVERO E EXTREMO POR DIFERENTES MODELOS DE POTÊNCIA CRÍTICA NO
CICLISMO
Florianópolis, 2020
Thiago Pereira Ventura
PREDIÇÃO DA TOLERÂNCIA AO EXERCÍCIO NOS DOMÍNIOS SEVERO E EXTREMO POR DIFERENTES MODELOS DE POTÊNCIA CRÍTICA NO
CICLISMO
Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação em Educação Física - Bacharelado do Centro de Desportos da Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para a obtenção do Título de Bacharel em Educação Física.
Orientador: Prof. Dr. Tiago Turnes
Co-orientador: Prof. Me. Fernando Klitzke Borszcz
Florianópolis, 2020
Thiago Pereira Ventura
PREDIÇÃO DA TOLERÂNCIA AO EXERCÍCIO NOS DOMÍNIOS SEVERO E EXTREMO POR DIFERENTES MODELOS DE POTÊNCIA CRÍTICA NO
CICLISMO
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para obtenção do Título de “Bacharel em Educação Física” e aprovado em sua forma final pelo Centro de Desportos da
Universidade Federal de Santa Catarina, com nota 10.
Florianópolis, 2 de dezembro de 2020.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Tiago Turnes Orientador
Universidade Federal de Santa Catarina
Prof. Me. Fernando Klitzke Borszcz Co-orientador
Universidade Federal de Santa Catarina
Prof. Dr. Ricardo Dantas de Lucas Universidade Federal de Santa Catarina
________________________ Prof. Me. João Antônio Gesser Raimundo Universidade do Estado de Santa Catarina
AGRADECIMENTOS
Quero deixar aqui meus agradecimentos para todas as pessoas que de alguma forma, direta ou indiretamente, ajudaram a tornar esse trabalho e minha formação acadêmica possíveis.
Agradeço, em primeiro lugar, a minha família que me apoiou desde o começo dessa jornada, não só no desenvolvimento deste trabalho, mas todo o suporte por trás desses longos quatro anos de graduação.
Agradeço imensamente também a minha namorada, que me apoiou em todas as horas difíceis e cansativas e não me deixou jogar a toalha em nenhum momento. Seus incentivos fizeram toda a diferença.
Agradeço, ainda, todos os colegas que fiz durante a graduação, principalmente aqueles que sempre estiveram comigo desde o início e que são peça fundamental na minha formação e que contribuíram bastante durante todo o processo de desenvolvimento deste trabalho.
Meus agradecimentos também aos colegas de laboratório do LAEF/UFSC, que, sem sombra de dúvidas, auxiliaram e muito na composição deste trabalho e me fizeram despertar a vontade de querer seguir carreira acadêmica. Tenho todos como grandes exemplos de profissionais e cientistas da grande área da Educação Física.
Agradeço também todos os professores que tive durante essa jornada, seja nas disciplinas ou como colaboradores dentro do Centro de Desportos. Agradeço em especial dois professores. O professor Dr. Tiago Turnes, meu orientador, que desde o primeiro contato se dedicou a me ensinar muito sobre a área que hoje sou apaixonado, a fisiologia do exercício, e que tenho como grande exemplo de professor/profissional que quero me espelhar em minha futura carreira acadêmica. Agradeço em especial também a professora Dra. Aline Gerage, que também, desde que nos conhecemos, acreditou muito em meu potencial e me ensinou muita coisa do que sei hoje, e que, com toda a certeza, me fez ser um grande admirador da área de exercício físico e saúde cardiovascular.
Enfim, meus agradecimentos a todos vocês por me tornarem quem sou hoje. Longe de saber de tudo, mas cada vez querendo saber mais. Termino este trabalho com muitas perspectivas sobre minha futura atuação como professor/profissional de Educação Física, e espero contribuir para a sociedade pelo menos um por cento do que todos os supracitados contribuíram para a minha formação. Muito obrigado!
RESUMO
O objetivo deste estudo foi verificar a predição da tolerância ao exercício em cicloergômetro nos domínios de intensidade severo e extremo por diferentes modelos de potência crítica (PC). Dezenove participantes (idade: 23,0 ± 2,7 anos; massa corporal: 77,8 ± 6,2 kg; estatura: 175,3 ± 5,3 cm; V̇O2max 49,4 ± 5,6 ml.kg-1.min-1) realizaram os seguintes testes em cicloergômetro:
I) Teste incremental com carga inicial de 0,5 W∙kg-1 e incrementos de 0,5 W∙kg-1 a cada 3 min até exaustão para determinação da potência máxima do teste incremental (Pmáx); II) Dois a três testes de tempo de exaustão (Tlim) para determinação da maior intensidade de exercício constante em que o V̇O2max é alcançado (ISUP) e a intensidade 5% acima (ISUP+5%); III) Três
testes de Tlim a 95%, 100% ou 110% da Pmáx para determinação da PC e da capacidade finita de trabalho acima da PC (W’). A partir das três cargas preditivas, a PC e W’ foram estimadas por meio dos modelos: linear trabalho × tempo (Linear-TW(3)), linear potência × inverso do
tempo (Linear-P) e hiperbólico potência × tempo (Hiper-2P). A PC e W’ também foram calculadas pelo modelo linear trabalho × tempo com as 2 cargas preditivas (Linear-TW(2)) das
extremidades (95% e 110% da Pmáx). O Tlim dos testes de ISUP (domínio severo) e ISUP+5%
(domínio extremo) foram comparados com os Tlim preditos pelos quatro modelos de PC e W’ por meio de ANOVA medidas repetidas, complementada pelo erro típico de estimativa e análise de concordância. A comparação da PC e W’ entre os diferentes modelos também foi realizada. Em todos os testes adotou-se nível de significância estatística de p ≤ 0,05. Os resultados demonstraram que não houve diferença significativa para PC e W’ estimados pelos diferentes modelos (p > 0,05). Não houve diferença significativa entre o Tlim real e predito pelos modelos de PC para ISUP. Porém, houve diferença apenas entre o Tlim real (Tlim: 120 ± 26 s) e o predito (Tlim: 129 ± 33 s) pelo modelo Linear-TW(2) para ISUP+5% (p < 0,05). Conclui-se que o Tlim
nas intensidades de transição entre os domínios severo e extremo podem ser preditos pela PC e W’ estimados por 3 cargas preditivas, apesar da grande variabilidade individual. Embora o modelo com 2 cargas preditivas foi capaz de prever o Tlim na ISUP com bias de apenas 0,7%, é necessário ter cautela na sua utilização pois superestimou em aproximadamente 6,5% a tolerância ao exercício no domínio extremo.
ABSTRACT
The aim of this study was to verify the prediction of exercise tolerance in a cycle ergometer in the severe and extreme intensity domains by different critical power (CP) models. Nineteen recreationally trained cyclists (age: 23.0 ± 2.7 years; body mass: 77.8 ± 6.2 kg; height: 175.3 ± 5.3 cm; V̇O2max 49.4 ± 5.6 ml.kg-1.min-1) performed the following tests on a cycle ergometer:
I) Incremental test with initial load of 0.5 W∙kg-1 and increments of 0.5 W∙kg-1 at each stage of
3 min until exhaustion to determine the maximum power output of the incremental test (Pmax); II) Two to three time to exhaustion test (Tlim) to determine the highest intensity at which V̇O2max can be achieved (ISUP) and the intensity 5% above (ISUP +5%),; III) Three Tlim tests
at 95, 100 or 110% of Pmax to determine CP and finite work capacity above CP (W’). From the three predictive trials, the CP and W' were estimated according to the linear work × time (Linear-TW (3)), linear power × inverse of time (Linear-P) and hyperbolic power × time of two
parameters models (Hyper-2P). The CP and W' were also calculated using the linear work × time model with 2 predictive trials (Linear-TW (2)) of the extremities (95 and 110% of Pmax).
Tlim of the ISUP (severe intensity domain) and ISUP+5% (extreme intensity domain) tests were
compared with Tlim predicted by the four CP and W’ models through ANOVA repeated measure, complemented by typical error of estimate and agreement analyzes. Comparison of CP and W’ among different models was also performed. In all tests was adopted a significance level of 0.05. There was no significant difference for CP and W’ estimated by different models (p > 0.05). There was no significant difference between the actual and predicted Tlim by CP models for ISUP. There was a significant difference between only actual (Tlim: 120 ± 26 s) and predicted (Tlim: 129 ± 33 s) Tlim by Linear-TW(2) model for ISUP+5% (p < 0.05). It is concluded
that the Tlim in the transition intensities between the severe and extreme intensity domains can be predicted by the CP and W’ estimated by 3 predictive trials, even though the high individual variability. Although the model with 2 predictive trial was able to predict Tlim at ISUP with bias only 0.7%, caution is requires to its utilization because overestimated exercise tolerance in the extreme intensity domain by approximately 6.5%.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Respostas do consumo de oxigênio durante o exercício em diferentes domínios de intensidade. ... 19 Figura 2. Diferentes modelos para determinar a potência crítica (PC) e capacidade finita de trabalho acima da potência crítica (W’). ... 23 Figura 3. Representação esquemática dos testes durante o período das quatro visitas. ... 32 Figura 4. Análise de concordância por meio da plotagem de Bland-Altman, entre o tempo de exaustão real e predito pelos modelos de potência crítica no domínio severo. ... 37 Figura 5. Análise de concordância por meio da plotagem de Bland-Altman, entre o tempo de exaustão real e predito pelos modelos de potência crítica no domínio extremo. ... 39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Potência crítica e W’ estimados pelos diferentes modelos. ... 36 Tabela 2. Comparação do Tlim real obtido no domínio severo com os preditos pelos modelos de potência crítica. ... 37 Tabela 3. Comparação do Tlim real obtido no domínio extremo com os preditos pelos modelos de potência crítica. ... 38
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
[Lac] – Concentração de lactato sanguíneo %AV – Percentual da ativação voluntária 1RM – 1 repetição máxima
3-min all out – Teste de 3 minutos máximos ATP – Adenosina trifosfato
CVM – Contração voluntária máxima
D’ – Distância finita acima da velocidade crítica EPE – Erro padrão de estimativa
ETE – Erro típico de estimativa
ETEp – Erro típico de estimativa padronizado EXP – Modelo exponencial
HCO3 – Bicarbonato de sódio
H+ - Íons de hidrogênio
Hiper-2P – Modelo hiperbólico de 2 parâmetros Hiper-3P – Modelo hiperbólico de 3 parâmetros
ISUP – Maior intensidade de exercício constante em que o consumo máximo de oxigênio é atingido
ISUP+5% - Intensidade 5% acima da maior intensidade constante em que o consumo máximo de oxigênio é atingido
IV̇O2max – Intensidade correspondente ao consumo máximo de oxigênio no teste incremental
Lac – Lactato sanguíneo
Linear-P – Modelo linear potência × inverso do tempo
Linear-TW(2) – Modelo linear trabalho × tempo com duas cargas preditivas Linear-TW(3) – Modelo linear trabalho × tempo com três cargas preditivas LL – Limiar de lactato
MFEL – Máxima fase estável de lactato PC – Potência crítica
PCr – Fosfocreatina Pi - Fosfato inorgânico
PImax – Potência instantânea máxima
Qtw – Força de contração potencializada Tlim – Tempo de exaustão
VC – Velocidade crítica V̇O2 – Consumo de oxigênio
V̇O2max – Consumo máximo de oxigênio
V̇O2max(INC+95+100+110) – Média do consumo máximo de oxigênio dos testes incremental, 95%,
100% e 110% da potência máxima do teste incremental W’ – Capacidade finita de trabalho acima da potência crítica
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 1.1 O PROBLEMA E JUSTIFICATIVA ... 14 1.2 OBJETIVOS ... 17 1.2.1 Objetivo Geral ... 17 1.2.2 Objetivos Específicos ... 17 2 REVISÃO DE LITERATURA ... 18
2.1 ÍNDICES FISIOLÓGICOS: CARACTERIZAÇÃO E FATORES ASSOCIADOS À FADIGA NOS DIFERENTES DOMÍNIOS DE INTENSIDADE DO EXERCÍCIO. .. 18
2.2 POTÊNCIA CRÍTICA: HISTÓRICO, CONCEITOS E FATORES QUE INFLUENCIAM SUA DETERMINAÇÃO ... 21
2.2.1 Modelos matemáticos ... 24
2.2.2 Duração das cargas preditivas ... 25
2.2.3 Tempo de recuperação entre as cargas preditivas ... 25
2.2.4 Número de cargas preditivas utilizadas ... 26
2.3 PREDIÇÃO DO TEMPO DE EXAUSTÃO... 27
3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 30 3.1 CARACTERIZAÇÃO DA PESQUISA ... 30 3.2 PARTICIPANTES ... 30 3.3 PROCEDIMENTOS ... 31 3.3.1 Delineamento experimental ... 31 3.3.2 Materiais ... 31 3.3.3 Teste incremental ... 32
3.3.4 Protocolos de determinação da potência crítica ... 33
3.3.5 Teste para predição do tempo de exaustão no domínio severo e extremo. ... 33
3.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 34
5 DISCUSSÃO ... 40 6 CONCLUSÃO ... 46 REFERÊNCIAS ... 47
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1 INTRODUÇÃO
1.1 O PROBLEMA E JUSTIFICATIVA
As intensidades do exercício são comumente divididas entre os domínios moderado, pesado e severo (BURNLEY; JONES, 2007; BLACK et al., 2017). Baseado nas respostas do consumo de oxigênio (V̇O2), esses domínios são demarcados por índices fisiológicos, em que
o domínio moderado compreende qualquer intensidade de exercício abaixo do limiar de lactato (LL), o domínio pesado é limitado pela potência crítica (PC), e o domínio severo que compreende todas as intensidades constantes em que o consumo máximo de oxigênio (V̇O2max) é alcançado. Porém, um quarto domínio de intensidade do exercício, denominado
extremo, tem sido proposto (HILL; POOLE; SMITH, 2002). Neste domínio a carga de trabalho é tão elevada que resultaria na exaustão do exercício antes do V̇O2max ser alcançado.
Assim, o limite superior do domínio severo é a maior intensidade durante exercício constante em que é possível atingir o V̇O2max, sendo essa intensidade denominada ISUP (CAPUTO;
DENADAI, 2006; BURNLEY; JONES, 2007; TURNES et al., 2016; BLACK et al., 2017; RAIMUNDO et al., 2019).
Uma das vantagens da determinação dos domínios das intensidades do exercício é o conhecimento de respostas específicas para cada domínio a nível metabólico e sistêmico (BURLEY; JONES, 2007; BLACK et al., 2017). Black et al. (2017) observaram em cicloergômetro maior perturbação metabólica com menores níveis de pH e maior acúmulo de lactato intramuscular ao final do exercício no domínio pesado (~43 min) e severo (entre ~2min e ~14min) quando comparado ao domínio moderado (~3h). Mais especificamente no domínio severo, a PC tem sido apontada como seu limite inferior por representar a intensidade de exercício em que as respostas do V̇O2, lactato sanguíneo (Lac), bicarbonato de sódio (HCO3),
íons de hidrogênio (H+), fosfocreatina (PCr) e fosfato inorgânico (Pi) ainda apresentam um estado estável até a exaustão do exercício, o que não parece ocorrer em intensidades 5% a 10% acima desta (BURNLEY; JONES, 2007; MURGATROYD et al., 2011; BLACK et al., 2017; DE LUCAS et al., 2013). Assim, em intensidades acima da PC, no domínio severo, o exercício demandará maior contribuição dos mecanismos relacionados ao déficit de oxigênio (PCr, estoques de mioglobina muscular e glicólise), acarretando na instabilidade dessa reserva energética juntamente com o acúmulo de metabólitos (Lac e H+), levando o indivíduo ao atingimento do V̇O2max (HILL; POOLE; SMITH, 2002; BURNLEY; JONES, 2007;
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MURGATROYD et al., 2011). Essa reserva finita de energia em intensidades acima da PC é conhecida como W’, que quando depletada e associada ao acúmulo de metabólitos, implicará no limite de tolerância ao exercício no domínio servero (BURNLEY; JONES, 2007; MURGATROYD et al., 2011; BLACK et al., 2017). No entanto, embora sugerido que estes mesmos mecanismos também explicariam a exaustão no domínio extremo (BURNLEY; JONES, 2007), a comparação da tolerância ao exercícios em intensidades em que o V̇O2max
é atingido (domínio severo) ou não (domínio extremo) ainda carecem de investigação e podem ser úteis na compreensão dos determinantes fisiológicos destes dois domínios.
Desta forma, a PC e W’ são parâmetros estimados através da relação entre intensidades severas e seus respectivos tempos de exercício, denominadas de cargas preditivas (HILL, 1993; POOLE et al., 2016), que fornecem um modelo de predição da performance em intensidades acima da PC a partir da depleção do W’ o qual tem sido amplamente investigado em diferentes modos de exercício (CAPUTO; DENADAI, 2008; JONES et al., 2008; CHIDNOK et al., 2013; MORGAN et al., 2018; NIMMERICHTER et al., 2020). Contudo, é importante destacar que estes parâmetros podem sofrer influência de alguns fatores como a utilização dos diferentes modelos matemáticos (GAESSER et al., 1995; BULL et al., 2000; BERGSTROM et al., 2014; NIMMERICHTER et al., 2017) e o número de cargas preditivas utilizadas (HOUSH; HOUSH; BAUGE, 1990; SIMPSON; KORDI, 2017; MATURANA et al., 2018; KORDI; MENZIES; GALBRAITH, 2019), que poderiam afetar o poder de predição da tolerância ao exercício em intensidades acima da PC. Esta capacidade se torna uma estratégia importante para verificação da aplicabilidade do modelo de PC e W’.
Quando comparado os modelos matemáticos de dois parâmetros, comumente obseva-se que os valores de PC obseva-seguem uma obseva-sequência, do maior para o menor, entre os modelos linear potência × inverso do tempo > linear trabalho × tempo > hiperbólico, com as estimativas do W’ seguindo a ordem reversa devido a relação inversa observada entre PC e W’ (MUNIZ-PUMARES et al. 2019). No entanto, poucos estudos se propuseram a investigar este impacto no poder de predição do desempenho. Nesse sentido, Nimmerichter et al. (2020) verificam que de 14 possíveis modelagens de PC com os modelos de 2 parâmetros, a maioria não apresentou diferença entre a potência média real e predita em teste de contrarrelógio de 20 minutos no ciclismo, entretanto, os modelos lineares que utilizaram cargas muito curtas (< 1 min) prejudicaram a predição do desempenho, independentemente do número de cargas utilizadas. Ainda, Morgan et al. (2018) não verificaram diferenças na PC e W’ determinados no ciclismo pelos 3 modelos com 2 parâmetros a partir de 4 a 5 cargas preditivas, com o modelo individual
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com melhor ajuste apresentando boa capacidade de predição do desempenho em teste de 16,1 km e duração aproximada de 25 a 30 min. Sendo assim, o efeito do número de cargas preditivas e do modelo utilizado na predição do desempenho no ciclismo ainda apresenta divergencia na literatura.
No entanto, apesar de alguns estudos terem testado a acurácia da PC e W’ na predição da performance em intensidades logo acima da PC (HOUSH; HOUSH; BAUGE, 1989; PEPPER; HOUSH; JOHNSON, 1992; MORGAN et al., 2018; NIMMERICHTER et al., 2020), poucos investigaram seu poder de predição em intensidades próximas ao limite superior do domínio severo (CAPUTO; DENADAI, 2008; JONES et al., 2008) ou no domínio extremo, zona em que a predição da tolerância ao exercício pela PC aparenta ser mais problemática (ALEXANDER et al., 2019). Neste sentido, Alexander et al. (2019) observaram que a PC e W’ estimados pelo modelo linear potência × inverso do tempo no exercício bilateral de extensão de joelho não foi capaz de prever o tempo de exaustão no domínio extremo a 70, 80 e 90% de 1 repetição máxima (1RM), superestimado o tempo de exaustão nessas intensidades. Assim, os autores observaram uma relação linear diferente entre as cargas apenas do domíno severo ou extremo, projetando uma inclinação da regressão menor para as cargas do domínio extremo comparado ao domínio severo e, portanto, um W’ menor. A diferença na inclinação das regressões, somada a predição prejudicada do Tlim no domínio extremo e outros fatores neuromusculares levaram ao autores a sugerir que os mecanismos de fadiga não são unicamente os mesmos em intensidades dos domínios severo e extremo. Porém, vale notar que o limite superior do domínio severo não foi determinado, assumindo-se intensidades com tempo inferior a 2 min como do domínio extremo, fator que pode ter explicado a predição adequada do exercício a 60% 1RM (ALEXANDER et al., 2019). Portanto, carece de investigação se esta predição da tolerância ao exercício nos domínios severo e extremo também seria observada em exercícios de corpo inteiro, como o ciclismo, aspecto que pode auxiliar na compreensão dos determinantes fisiológicos nestes domínios. Além disso, estes achados podem contribuir numa melhor capacidade de predição do desempenho em eventos esportivos supramáximos, sendo importante a comparação desta previsão por diferentes modelos de determinação da PC e W’, tornando-se atrativa também a utilização de um modelo com apenas duas cargas preditivas.
Com base nesses pressupostos, o presente estudo expõe as seguintes questões: Existe influência do modelo e do número de cargas preditivas utilizadas para a estimativa da PC e W’? Além disso, existe diferença na predição do tempo de exaustão em exercicios realizados
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no domínio severo e extremo em cicloergômetro?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Verificar a predição da tolerância ao exercício em cicloergômetro nos domínios severo e extremo por diferentes modelos de potência crítica.
1.2.2 Objetivos Específicos
Determinar a PC e W’ com três cargas preditivas através dos modelos de 2 parâmetros (linear trabalho × tempo, linear potência × inverso do tempo e hiperbólico potência × tempo);
Determinar a PC e W’ com duas cargas preditivas através do modelo linear trabalho × tempo;
Comparar a PC e W’ determinados pelos modelos com três e duas cargas preditivas;
Analisar e comparar o poder de predição do tempo de exaustão nos domínios severo e extremo através da PC e W’ estimadas pelos diferentes modelos.
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2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 ÍNDICES FISIOLÓGICOS: CARACTERIZAÇÃO E FATORES ASSOCIADOS À FADIGA NOS DIFERENTES DOMÍNIOS DE INTENSIDADE DO EXERCÍCIO.
Dentro da área da fisiologia do exercício, os domínios de intensidade são delimitados por marcadores denominados índices fisiológicos, geralmente expressos em percentuais do V̇O2max (BURNLEY; JONES, 2007). Dependendo da intensidade, o exercício pode provocar
diferentes respostas no organismo tanto à nível central quanto muscular (BLACK et al., 2017), assim como diferentes adaptações ao treinamento (TURNES et al., 2016). Esses índices são utilizados na fisiologia do exercício para distinguir geralmente três domínios de intensidade, denominados moderado, pesado e severo (GAESSER; POOLE, 1996, HILL; POOLE; SMITH, 2002; BURNLEY; JONES, 2007).
O primeiro domínio, classificado como moderado, é delimitado pelo LL e compreende toda intensidade de exercício em que os valores de Lac se mantenham próximos dos níveis de repouso (BURNLEY; JONES, 2007). Baseado na resposta do Lac, o domínio pesado, que inicia logo após o moderado, tem como limite inferior o LL e limite superior as intensidades em que as taxas de produção e remoção de Lac ainda apresentam equilíbrio, a chamada intensidade de máxima fase estável de lactato (MFEL), ou por outro índice conhecido como potência crítica (PC), baseado na resposta do V̇O2. Já no domínio severo, que compreende as intensidades de
exercício acima da MFEL ou PC, o V̇O2max será atingido durante o exercício de tempo
suficiente e não é possível observar valores estáveis das variáveis respiratórias e metabólicas, projetando-as à valores máximos antes da exaustão do exercício (GAESSER; POOLE, 1996; POOLE; JONES, 2012; BLACK et al., 2017).
Recentemente um quarto domínio de intensidade tem sido denominado como domínio extremo (HILL; POOLE; SMITH, 2002; BURNLEY; JONES, 2007). As intensidades de exercício nesse domínio compreendem durações em que a exaustão voluntária precede o alcance do V̇O2max, portanto, teria como limite inferior a maior intensidade de exercício em
que o V̇O2max é atingido, denominada ISUP (CAPUTO; DENADAI, 2008; TURNES et al.,
2016). Em ciclistas treinados, corredores treinados e indivíduos destreinados, a ISUP pode ser representada por aproximadamente 130, 124 e 117% da intensidade correspondente ao V̇O2max
em teste incremental (IV̇O2max), com seu respectivo tempo de exaustão próximo de 117, 170
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(CAPUTO; DENADAI, 2008). Uma ilustração com as respostas do consumo de oxigênio no exercício em diferentes domínios de intensidade pode ser observada na figura 1.
Figura 1. Respostas do consumo de oxigênio durante o exercício em diferentes domínios de intensidade.
Legenda: Limiar de lactato (LL), potência crítica (PC) e consumo máximo de oxigênio (V̇O2max)
Fonte: Traduzido e adaptado de Poole e Jones, 2012.
É importante destacar que, dependendo do domínio de intensidade, o tempo de exaustão (Tlim) do exercício sofre influência de mecanismos de fadiga distintos (BURNLEY; JONES, 2007; BLACK et al., 2017). Por exemplo, no domínio moderado, a cinética do V̇O2
alcança um estado estável em valores submáximos em poucos minutos de exercício, apresentando apenas dois componentes. Exercícios nessa intensidade permitem uma duração prolongada podendo ultrapassar quatro horas e fatores como hipertermia, diminuição do drive central/motivação, depleção de glicogênio muscular e hepático, e até mesmo dano muscular excessivo em modalidades com presença de contrações excêntricas como a corrida, são os principais responsáveis pela interrupção do exercício (BURNLEY; JONES, 2007).
Em intensidades no domínio pesado, a cinética do V̇O2 apresenta um terceiro
componente chamado de componente lento, resultando em um ajuste de estabilidade do V̇O2
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ineficiência muscular, não sendo no entanto possível alcançar o V̇O2max nesse domínio
(JONES et al., 2010). A duração do exercício logo acima do LL pode chegar até aproximadamente três a quatro horas e, mais próximo a PC, de 20 a 60 minutos, tendo como principal fator de exaustão a depleção do glicogênio tanto muscular quanto hepático (BURNLEY; JONES, 2007).
O exercício realizado no domínio severo pode apresentar também um componente lento da cinética do V̇O2, levando para valores mais altos comparado ao domínio pesado.
Entretanto, nessas intensidades, os indivíduos atingem o V̇O2max antes da exaustão do
exercício e podem alcançar valores de duração próximos de 20 minutos quando logo acima da PC e dois a três minutos na ISUP (BURNLEY; JONES, 2007; CAPUTO e DENADAI, 2008; TURNES et al., 2016). Nesse domínio há uma relação intensidade-dependente, em que quanto maior a intensidade do exercício, menor será seu tempo de duração, assumindo como principal fator de interrupção do exercício a depleção do W’ e acúmulo de metabólitos, como aumento na concentração de Lac, H+, diminuição do pH e de HCO3 plasmático (BURNLEY; JONES,
2007; BLACK et al., 2017).
No domínio extremo, a cinética do V̇O2 aparentemente volta a apresentar apenas dois
componentes, não sendo possível alcançar o V̇O2max uma vez que a exaustão do exercício
ocorre antes (BURLEY; JONES, 2007). Os mecanismos de fadiga nesse domínio parecem estar associados a falha na excitação e contração muscular, além dos mecanismos também envolvidos na interrupção do exercício no domínio severo. Entretanto, esses mecanismos ainda não estão totalmente esclarecidos (HILL; POOLE; SMITH, 2002; BURNLEY; JONES, 2007).
Mais recentemente, Black e colaboradores (2017) avaliaram as respostas metabólicas e neuromusculares no ciclismo dentro dos domínios moderado, pesado e severo do exercício em homens saudáveis. Nesse estudo, os indivíduos foram submetidos a um teste de carga constante até a exaustão em intensidades dos domínios moderado, pesado e de quatro a cinco testes em diferentes intensidades no domínio severo. O estudo envolveu análises sanguíneas e de trocas gasosas, biópsia muscular, excitabilidade neural e condução neural para avaliar os possíveis marcadores de fadiga tanto a nível central quanto muscular. Os autores observaram que os mecanismos de fadiga no domínio severo estão relacionados a uma depleção do W’ (menores valores de fosfocreatina, fosfato inorgânico e oxigênio muscular). Foi observado também uma maior perturbação metabólica no domínio pesado e severo quando comparado ao domínio moderado (menor concentração de adenosina trifosfato [ATP] muscular, níveis menores de pH e maior Lac). Entretanto, o exercício no domínio de intensidade moderada (Tlim
21
~3h) provocou maior depleção de glicogênio muscular quando comparado a exercícios de intensidade pesada (Tlim ~43 min) e severa (tempos de exaustão entre 2,2 e 13,9 min), podendo ser estes os fatores preponderantes para levar a exaustão do exercício nessa intensidade.
No domínio extremo, Alexander et al., (2019) avaliaram as respostas de fadiga central e periférica no exercício de extensão de joelho através da força de contração potencializada (Qtw), contração voluntária máxima (CVM) e percentual da ativação voluntária (%AV). A partir dos resultados, os autores observaram que não houve declínio em relação a linha de base de Qtw em duas das quatro cargas realizadas até a exaustão no domínio extremo (as duas maiores), sugerindo que o tempo de transição do exercício para a avaliação de Qtw (~ 90 segundos) foi o suficiente para que o músculo se recuperasse completamente após a fadiga. Além disso a CVM não foi reduzida nas três maiores intensidades e o %AV não foi diferente para nenhuma intensidade. No entanto, vale destacar que os autores definiram as intensidades a partir do teste de 1RM, em que foram definidas as intensidades de 60, 70, 80 e 90% de 1RM como domínio extremo por resultarem em exercícios com tempos de exaustão menores que 2 minutos e não pela análise do consumo de oxigênio, o qual seria o critério padrão ouro para definir o domínio de intensidade do exercício (CAPUTO; DENADAI, 2008)
Sendo assim, os limiares de transição fisiológica se tornam índices importantes para identificação das zonas de intensidade do exercício, sendo a PC um índice de fácil determinação por não necessariamente envolver medidas invasivas para a sua estimativa, precisando apenas do desempenho e cálculos matemáticos. Além disso, a PC junto com W’ permite estimar o Tlim em intensidades acima da PC, tornando-se parâmetros de grande aplicabilidade prática, mas que exigem certos cuidados metodológicos (MUNIZ-PUMARES et al., 2019).
2.2 POTÊNCIA CRÍTICA: HISTÓRICO, CONCEITOS E FATORES QUE INFLUENCIAM SUA DETERMINAÇÃO
A relação entre a potência mecânica e o tempo de exercício até a exaustão foi documentada primeiramente por Hill (1927) e posteriormente caracterizada por Monod e Scherrer (1965) como uma função linear entre o trabalho realizado por diferentes cargas nos seus respectivos tempos de exaustão. O coeficiente angular da regressão linear apresentado por essa função matemática representaria uma intensidade de exercício que, teoricamente, poderia ser sustentada infinitamente, sendo denominada de potência crítica. Porém, esse estudo foi conduzido com pequenos grupos musculares (MONOD; SCHERRER, 1965). Somente em
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1981, Moritani e colaboradores aplicaram esse conceito com a potência produzida pelo corpo todo utilizando um cicloergômetro. Além da determinação a partir da regressão linear da taxa de trabalho pelo tempo, a PC também foi determinada pela assíntota da hipérbole da relação potência × tempo entre 5 diferentes cargas de trabalho, enquanto a constante curvatura da hipérbole foi considerada a capacidade de trabalho anaeróbia, hoje definida como capacidade finita de trabalho realizado acima da PC e conhecida como W’ (leia-se W prime ou W linha) (MONOD; SCHERRER, 1965; MORITANI et al., 1981). O W’ seria então representado por uma reserva finita de energia proveniente principalmente de fosfocreatina e glicogênio muscular, juntamente com oxigênio estocado no músculo (MONOD; SCHERRER, 1965; MORITANI et al., 1981). Posteriormente, a PC e W’ foram calculadas plotando a potência pelo inverso do tempo, em que a PC é representada pelo intercepto do eixo y e W’ pela inclinação da reta da regressão (HILL, 1993).
A PC e W’ estimadas por esses três modelos matemáticos são geralmente determinadas utilizando de três a cinco cargas preditivas (HILL, 1993, 2004; GAESSER et al., 1995; JONES; VANHATALO, 2017). Teoricamente, os modelos com dois parâmetros (PC e W’) são explicados pelas seguintes relações:
I) Linear trabalho × tempo (Linear-TW), em que o trabalho realizado é plotado contra o tempo até a exaustão do exercício e a análise de regressão linear é usada para estimar a PC (inclinação da reta) e o W’ (intercepto do eixo y);
II) Linear potência × inverso do tempo (Linear-P), onde a potência é plotada contra o inverso do tempo e a análise de regressão linear é usada para estimar a PC (intercepto do eixo y) e o W’ (inclinação da reta);
III) Hiperbólico de dois parâmetros (Hiper-2P), em que a assíntota da relação hiperbólica entre a potência e o tempo de exaustão é a PC e a constante de curvatura é o W’ (Figura 2) (BULL et al., 2000).
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Figura 2. Diferentes modelos para determinar a potência crítica (PC) e capacidade finita de trabalho acima da potência crítica (W’).
Legenda: Modelagem das cargas preditivas de um sujeito representativo.
Painel A – modelo hiperbólico em que a potência é plotada pelo tempo de exaustão das cargas preditivas; Painel B – modelo linear em que o trabalho é plotado pelo tempo de exaustão das cargas preditivas; Painel C – modelo linear em que a potência é plotada pelo inverso do tempo de exaustão das cargas preditivas.
Fonte: Produção do autor.
Atualmente, pelo método convencional, existem ao menos cinco modelos matemáticos capazes de estimar a PC e W’, além de um método alternativo por meio de um teste de 3 minutos máximos (3-min all out) (MUNIZ-PUMARES et al., 2019). Além dos três modelos clássicos já apresentados, um quarto modelo (Hiperbólico de 3 parâmetros [Hiper-3P]) foi proposto em que, a partir de um terceiro parâmetro (k), seria possível a identificação da potência instantânea máxima (PImax). Esse modelo permite uma assíntota de tempo diferente de zero, fornecendo uma estimativa da PImax através do intercepto do eixo da potência (MORTON, 1996). No quinto modelo, a PC é determinada por um modelo exponencial (EXP), semelhante ao modelo com 3 parâmetros. Entretanto, além de também estimar a PImax, o modelo exponencial não fornece o W’ (BERGSTROM et al., 2014). Estes dois modelos com 3 parâmetros, no entanto, exigem ao menos a realização de 4 cargas preditivas para sua determinação. O 3-min all out é um teste máximo com tempo de exercício de 3 minutos, em que a potência média dos últimos
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30 segundos de teste, conhecido como end-power, seria equivalente a PC e o trabalho realizado acima do end-power (trabalho nos primeiros 2 min 30 seg do teste) seria o equivalente ao W’ (VANHATALO; DOUST; BURNLEY, 2007).
Como citado anteriormente, a PC e W’ são determinadas a partir de modelos matemáticos em que a estimativa desses parâmetros são derivados geralmente de três a cinco cargas preditivas realizadas em diferentes intensidades no domínio severo e com diferentes tempos de exaustão (HOUSH; HOUSH; BAUGE, 1990; HILL, 1993; BERGSTROM et al., 2014; JONES; VANHATALO, 2017). Entretanto, a utilização de diferentes abordagens pode interferir na estimativa da PC e W’ alterando os valores desses parâmetros, as quais serão discutidas a seguir.
2.2.1 Modelos matemáticos
A escolha do modelo matemático na determinação da PC e W’ pode resultar em diferentes estimativas desses parâmetros (GAESSER et al., 1995; BULL et al., 2000; BERGSTROM et al., 2014, NIMMERICHTER et al., 2017).
Bergstrom et al. (2014) ao compararem diferentes modelos de estimativa, observaram que os valores de PC seguiram uma ordem, de maior para o menor, dos modelos EXP (198 ± 41 W), 3min all out (196 ± 49 W), Linear-P (184 ± 43 W), Linear–TW (181 ± 42 W), Hiper-2P (176 ± 40 W) e Hiper-3P (174 ± 41 W). Já os valores de W’ seguiram uma ordem inversa, sendo do menor para o maior os valores para 3min all out (10,4 kJ), Linear-P (11,4 kJ), Linear– TW (12,2 kJ), Hiper-2P (14,6 kJ) e Hiper-3P (15,2 kJ). Esses achados também foram reportados nos estudos de Gaesser et al. (1995) e Bull et al. (2000), como também na velocidade crítica (VC) e D’ (análogos a PC e W’) em atletas de corrida no estudo de Nimmerichter et al (2017). No entanto, a partir dessas diferenças, o tempo até a exaustão nas intensidades da PC apresentam uma grande variabilidade inter-sujeitos, compreendendo valores aproximados de 20 a 60 minutos, que podem ser explicados por uma PC subestimada (aumentando o tempo de exercício) ou superestimada (diminuindo o tempo de exercício) em consequência da utilização de diferentes modelos (BRICKLEY; DOUST; WILLIAMS, 2002; BULL et al., 2008). Sendo assim, um critério muito utilizado para a escolha de um melhor modelo para representar a PC e W’ é o erro padrão de estimativa (EPE) compreendendo valores de até 5% para PC e 10% para W’ (MUNIZ-PUMARES et al., 2019).
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2.2.2 Duração das cargas preditivas
A influência da duração das cargas preditivas utilizadas para estimar a PC e W’ são fatores importantes a serem considerados (MUNIZ-PUMARES et al., 2019). No estudo de Bishop, Jenkins e Howard (1998) com cinco testes de carga de trabalho constante, a PC estimada a partir de três cargas preditivas com menor Tlim e maior potência (1, 2 e 3) foi maior quando comparada a PC estimada por três cargas preditivas de maiores durações e menor potência (3, 4 e 5), resultando em uma diferença de aproximadamente 17%. Ainda, W’ foi inversamente proporcional, em que a utilização das cargas 1, 2 e 3 resultou em valores menores deste parâmetro quando comparado à utilização das cargas 3, 4 e 5, sendo o W’ mais sensível que a PC em relação a essa diferença de utilização de cargas (~70%).
Corroborando com esses achados, Jenkins, Kretek e Bishop (1998) encontraram que a utilização de cargas preditivas com menor tempo de duração estimou uma PC maior quando comparada a utilização de cargas preditivas com tempos de duração maiores. Ainda nesse estudo, o Tlim na intensidade da PC estimada pelas cargas preditivas com menores tempos de duração (~ 34 minutos) diferiram da PC estimada pelas cargas preditivas com maiores tempos de duração (~ 43 minutos).
Recomenda-se então a utilização de cargas preditivas que permitam o alcance do V̇O2max (i.e. dentro do domínio severo) antes do indivíduo entrar em exaustão (> 2 minutos) e
que, deste tempo em diante, o V̇O2max seja atingido até a exaustão do exercício juntamente
com a depleção total de W’ (< 15 minutos) (JONES et al., 2010; POOLE et al., 2016; MUNIZ-PUMARES et al., 2019).
2.2.3 Tempo de recuperação entre as cargas preditivas
A principal questão envolvendo o tempo de recuperação para um subsequente teste máximo leva em consideração a reconstituição completa do W’ (MUNIZ-PUMARES et al., 2019). Ferguson et al. (2010) demonstraram que o W’ apresenta uma cinética de recuperação curvilínea, ao passo que, após um exercício extenuante de 6 minutos, a W’ foi reconstituída em 38, 65 e 84% em períodos de recuperação de 2, 6 e 15 minutos, respectivamente. Assim, é preciso levar em consideração que o W’ não é totalmente reconstituído após 15 min de recuperação passiva. Entretanto, a PC não foi diferente entre as três situações.
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Karsten et al. (2017) compararam o efeito de duas diferentes durações de recuperação entre testes (3 horas ou 30 minutos) com a abordagem convencional (≥ 24 horas). Os autores observaram que não houve diferenças significativas na determinação da PC e W’ no protocolo de recuperação >24h (PC: 277 W - W’: 15,2 kJ) em comparação com o protocolo de recuperação de 3h (PC: 274 W - W’: 15,0 kJ) e de 30 min (PC: 279 W - W’: 11.3 kJ). No entanto, o erro médio de predição do W’ foi consideravelmente alto, chegando a valores percentuais de ~ 26% e 33% para os protocolos de 3 horas e 30 minutos, respectivamente.
Esses achados corroboram em partes com os achados anteriores de Ferguson et al. (2010) ao relatarem que, quanto maior o tempo de recuperação entre os testes, maior a reconstituição do W’. Sendo assim, em consonância com esses achados e os achados de outros estudos (BISHOP; JENKINS, 1995; GALBRAITH et al., 2014), um curto tempo de recuperação entre as cargas preditivas (~ 30 minutos) permitem a estimativa da PC, ao passo que o W’ parece ser parcialmente reconstituída em menores tempos de recuperação entre testes. Sendo assim, recomenda-se uma recuperação de no mínimo 60 minutos entre os testes de cargas preditivas que assegurem uma reconstituição completa da W’ (MUNIZ-PUMARES et al., 2019).
2.2.4 Número de cargas preditivas utilizadas
Como citado anteriormente, a PC e W’ são geralmente estimadas a partir de 3 a 5 cargas preditivas, entretanto, é possível estimar a PC e W’ pelos modelos matemáticos Linear-TW e Linear-P a partir da regressão linear entre até dois pontos (HILL, 1993). Housh, Housh e Bauge (1990), após a realização de 4 testes de carga constante em cicloergômetro, estimaram a PC e W’ a partir das onze combinações diferentes possíveis e observaram uma alta correlação entre os modelos com as duas cargas preditivas das extremidades (1 e 4: PC = 199,2 ± 37,5 W; W’ = 16,52 ± 4,53 kJ), que possuem o menor e maior Tlim, respectivamente, e o modelo com as quatro cargas preditivas (1, 2, 3 e 4: PC = 199,1 ± 37,2 W; W’ = 17,16 ± 4,82 kJ) para PC (R²= 0.99) e W’ (R²= 0.98).
Ainda, Simpson e Kordi (2017) também observaram valores similares entre a PC e W’ estimadas pelos modelos com duas (PC: 283 ± 66 W; W’: 18,72 ± 6,21 kJ) e três (PC: 282 ± 65 W; W’: 18,27 ± 6,29 kJ) cargas preditivas, sem diferença estatística. Neste trabalho, os autores determinaram a PC e W’ a partir dos modelos lineares trabalho × tempo e potência × inverso do tempo, em que o modelo com melhor ajuste (R²) e o menor EPE foi escolhido para
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representar PC e W’ com 2 e 3 cargas preditivas. Não obstante, Kordi, Menzies e Galbraith (2019) observaram o mesmo comportamento entre os diferentes modelos de número de cargas preditivas para a VC e D’ em atletas de corrida, ou seja, sem diferença na determinação desses parâmetros.
Além disso, Maturana et al. (2018) compararam a estimativa da PC e W’ a partir dos modelos Linear-TW, Linear-P, Hiper-2P, Hiper-3P e EXP, variando de 2 a 5 cargas preditivas. O modelo Hiper-3P com 5 cargas preditivas (Hiper-3P1,2,3,4,5)foi considerado como modelo de
melhor precisão de estimativa. A diferença foi considerada “pouco clara” da PC para a maioria dos modelos em relação ao modelo critério, mas para os modelos Hiper-2P1,2,3, Linear-TW1,2,
Linear-TW1,2,3, Linear-P1,2,3,4 e Linear-P1,2,3,4,5, a chance de diferença foram consideradas
“provavelmente positivas”, superestimando a PC do modelo critério. As predições do modelo EXP tiveram uma diferença ainda maior para PC, sendo considerado chance de diferença “muito positiva”. Para W’, 20 dos 31 modelos subestimaram o W’ do modelo critério, considerados com chances “muito negativa”. Comparado ao modelo critério, W’ resultou em “muito pouca” chance de ser subestimado pelos modelos Hiper-3P1,2,3,4, Hiper-3P2,3,4,5,
Hiper-2P3,4,5, Hiper-2P2,3,4,5, Linear-TW e Linear-P usando as cargas preditivas (3,4) (4,5) (3,4,5).
Quando incluída cargas menores de 10 min (1-3), resultou em uma subestimação substancial do W’, e quando incluída a carga próxima de 20 min (5) se aproximou mais do modelo critério. Vale ressaltar, no entanto, que o modelo de 3 parâmetros costuma resultar em menores valores de PC e maiores valores de W’ (BERGSTROM et al., 2014; MUNIZ-PUMAREZ et al., 2019), ajudando a explicar estes resultados.
Os autores sugeriram então que a utilização de cargas preditivas menores de 10 min na maioria das vezes superestima a PC e subestima W’. Entretanto, a inclusão de cargas maiores de 10 min leva a uma maior precisão da predição desses parâmetros. Ainda, se utilizadas cargas maiores de 10 minutos (4,5), a predição da PC e W’ podem ser determinadas com os modelos lineares a partir de 2 cargas preditivas. No entanto, vale destacar que não foram realizadas maneiras de comparar a validade dos modelos de PC, seja pela realização de testes de Tlim na PC ou pela predição do Tlim em intensidades do domínio severo.
2.3 PREDIÇÃO DO TEMPO DE EXAUSTÃO
A predição do Tlim em intensidades acima da PC foi sugerida por Moritani e colaboradores (1981) através da reorganização dos modelos de PC, resultando na seguinte
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equação: Tlim = W’ / (P - PC), em que P seria a potência desejada para predizer o tempo de exaustão do exercício. Por exemplo, um indivíduo com valores hipotéticos de 191 W para PC e 22,0 kJ para W’ teria um valor predito de Tlim de 170 segundos em uma carga selecionada de 320 W. Sendo assim, esse modelo tem sido comumente utilizado para manipular diferentes estratégias de provas, tanto na corrida quanto no ciclismo, elaboração de sessões de treinamento e predição de performance/desempenho (JONES et al., 2008; CHIDNOK et al., 2013; NIMMERICHTER et al., 2017; PETTITT, 2016; MORGAN et al., 2018; NIMMERICHTER et al., 2020).
Partindo desse conceito, Housh, Housh e Bauge (1989) investigaram o poder de predição do modelo em intensidades de 80, 100, 120, 140 e 160% da PC determinada por quatro cargas preditivas. Embora na intensidade de 120% PC foi observado uma diferença média de quase 1 min, os autores não observaram diferença significativa entre o Tlim predito e o Tlim real nas intensidades acima da PC (120%: real = 8,19 ± 3,90 min x predito = 7,13 ± 2,69 min; 140%: real = 3,60 ± 1,37 min x predito = 3,46 ± 1,18 min; 160%: real = 2,36 ± 0,95 min x predito = 2,32 ± 0,79 min), com uma forte correlação que variou entre r = 0,841 e r = 0,893 nas diferentes intensidades com seus respectivos tempos de exaustão.
O poder de predição do Tlim também pode ser observado na corrida. Pepper, Housh e Johnson (1992) observaram que, em intensidades de 115 e 130% da VC, os valores de Tlim real (115%: 7,16 ± 2,84 min; 130%: 3,43 ± 1,40 min) não foram diferentes do Tlim predito pelo modelo (115%: 7,18 ± 3,00 min; 130%: 3,15 ± 1,34 min), também com alta correlação entre os tempos de exaustão predito e real (115%: r = 0,957; 130%: r = 0,980).
A utilização do modelo de predição do Tlim no domínio severo tem como uma das principais aplicações a manipulação de diferentes estratégias de provas e predição do desempenho (JONES et al., 2008; CHIDNOK et al., 2013; NIMMERICHTER et al., 2017; MORGAN et al., 2018). Jones et al (2008), após determinar a PC e W’, utilizaram a equação para estimar uma potência em que os ciclistas suportassem o exercício por 120 segundos em diferentes estratégias: I) exercício com carga constante na potência estimada (even-pace strategy – ES); II) intensidade de 10% abaixo da potência estimada, com incremento progressivo de carga até 10% acima da potência estimada após 120 segundos (slow-start strategy – SS); III) intensidade de 10% acima da potência estimada, com decréscimo progressivo de carga até 10% abaixo da potência estimada após 120 (fast-start strategy – FS). Os autores observaram que o Tlim predito (120 s) não foi estatisticamente diferente quando comparado as situações ES e SS (ambas 128 s), sendo diferente apenas da situação FS (174 s).
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Morgan et al. (2018), através dos três modelos de PC de 2 parâmetros, avaliaram a predição do desempenho de 16,1km e observaram que não houve diferença do Tlim real (26,7 min) comparado com o Tlim predito pelo modelo de melhor ajuste individual (27,5 min), com alta correlação (r= 0,88). Entretanto, a predição da performance subestimou o Tlim real em um viés médio de -49s, correspondendo a 2.9%.
Quando comparado ao domínio severo, a predição do tempo de exaustão no domínio extremo ainda carece de investigação. Alexander et al. (2019) avaliaram a relação potência-tempo do domínio severo e extremo no exercício de extensão de joelhos e utilizaram a equação da relação potência-tempo do domínio severo (modelo potência x inverso do tempo) para prever o tempo de exaustão das cargas constantes realizadas no domínio extremo. Os autores utilizaram como critério para definir o domínio extremo uma carga em que o tempo de exaustão não ultrapassasse 2 minutos de exercício, compreendendo cargas de 60, 70, 80 e 90% de 1RM. Foi observado que a relação potência-tempo do domínio severo superestimou o tempo de exaustão real das cargas acima de 70% de 1RM. Além disso, foi observado uma relação linear distinta entre as cargas do domínio severo e extremo após uma análise de regressão, e também uma relação hiperbólica distinta indicando um W’ exclusivo do domínio extremo (1,7 ± 0,4 kJ), que foi menor que o estimado no domínio severo (5,9 ± 1,5 kJ).
A partir desses estudos, é possível observar que a predição do Tlim através dos parâmetros da relação potência-tempo (PC e W’) tem sido amplamente aplicada para predição do tempo de exaustão ou performance em intensidades acima da PC (JONES et al., 2008; CHIDNOK et al., 2013; NIMMERICHTER et al., 2017; PETTITT, 2016; MORGAN et al., 2018; NIMMERICHTER et al., 2020). Entretanto, o modelo de predição parece não ser aplicável em qualquer intensidade acima da PC (ALEXANDER et al., 2019). Ainda, é importante ressaltar que os estudos citados anteriormente de predição do Tlim no domínio severo foram conduzidos com exercícios de corpo todo (JONES et al., 2008; CHIDNOK et al., 2013; NIMMERICHTER et al., 2017; MORGAN et al., 2018; NIMMERICHTER et al., 2020), enquanto a predição do Tlim em intensidades do domínio extremo foi realizada em exercício de extensão de joelho (ALEXANDER et al., 2019), caracterizando outro modo de exercício e destacando a necessidade de novas investigações com exercício de corpo inteiro.
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3 MATERIAIS E METODOS
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA PESQUISA
O presente estudo caracteriza-se como quantitativo de natureza aplicada, pois tem como objetivo analisar e comparar os valores expressos em números das variáveis obtidas e solucionar problemas a fim de gerar novos conhecimentos dentro da temática (PRODANOV; FREITAS, 2013). Quanto aos objetivos da pesquisa, de acordo com Prodanov e Freitas (2013), trata-se de um estudo descritivo-explicativo, pois procura descrever as relações entre as diferentes abordagens utilizadas na determinação da PC, W’ e Tlim nos domínios severo e extremo, assim como determinar os fatores que possam influenciar nos seus respectivos resultados, correspondendo, neste caso, aos modelos de PC. Ainda, considera-se um estudo de corte transversal em razão de um único momento de coleta, sem acompanhamento posterior (PRODANOV; FREITAS, 2013).
3.2 PARTICIPANTES
Dezenove homens (média ± DP; idade: 23,0 ± 2,7 anos; massa corporal: 77,8 ± 6,2 kg; e estatura: 175,3 ± 5,3 cm) foram selecionados por meio de amostragem não probabilística intencional e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido concordando em participar do estudo. O nível de condicionamento dos participantes foram similares aos de ciclistas recreacionais de acordo com os seus respectivos valores de V̇O2max (49,4 ± 5,6 ml.kg-1.min-1)
(DE PAUW et al., 2013). A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética Institucional para Pesquisa em Seres Humanos (Parecer n.149.231/2012). Como critério de inclusão para participar da pesquisa, os indivíduos deveriam ser maiores de 18 anos, não fumantes, sem uso regular de medicamentos que afetassem o sistema cardiorrespiratório, não apresentar qualquer doença musculoesquelética e ter como prática regular de atividades física o mínimo de três dias na semana. Os indivíduos foram instruídos a continuar as atividades diárias normais até a conclusão do estudo.
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3.3 PROCEDIMENTOS
3.3.1 Delineamento experimental
Todos os participantes visitaram o laboratório 4 dias para realização dos testes. No primeiro dia, os participantes realizaram um teste incremental para determinação do LL, potência máxima do teste incremental (Pmáx) e V̇O2max. Durante a segunda, terceira e quarta
visita, os participantes realizaram testes até a exaustão em carga constante compreendendo intensidades de 95%, 100% e 110% da Pmáx para posterior determinação da PC e W’. Anteriormente (1 hora) aos testes de cargas preditivas da PC, os participantes completaram um teste de carga constante para determinar a maior intensidade em que o V̇O2max é alcançado
antes da exaustão (ISUP), começando em 125% da Pmáx conforme previamente observado em indivíduos com nível de treinamento similar (CAPUTO; DENADAI, 2008). Todos os testes de carga constante foram precedidos por um aquecimento de 7 minutos na potência correspondente ao LL e separado por um período de intervalo de 5 minutos de recuperação. Os indivíduos foram instruídos a manter sua cadência preferida entre 70 e 90 rotações por minuto (rpm) pelo maior tempo possível. Todas as visitas foram separadas por ≥24 horas dentro de um período de 14 dias e foram realizadas no mesmo horário (±2 h) para minimizar os efeitos da variação biológica diurna nos resultados. Os participantes também foram orientados a abster-se de consumir cafeína por pelo menos 2 horas antes de cada teste. Uma representação esquemática do delineamento experimental pode ser vista na figura 3.
3.3.2 Materiais
Todos os testes de exercício foram realizados usando um cicloergômetro com frenagem eletrômagnética (Lode Excalibur Sport, Groningen, Holanda). Durante todos os testes, as trocas gasosas pulmonares foram medidas respiração a respiração usando um sistema automatizado de análise de gases em circuito aberto (Quark CEPT, COSMED, Roma, Itália). Antes de cada teste, o analisador de gases foi calibrado usando ar ambiente e gases com padrões conhecidos contendo 16% de oxigênio e 5% de dióxido de carbono. O medidor de fluxo da turbina utilizado para a determinação da ventilação foi calibrado com uma seringa de 3 litros (COSMED, Roma, Itália). As amostras de sangue foram analisadas utilizando a tecnologia de eletrodos enzimáticos (YSI 1500 Sport, Yellow Springs, OH, EUA).
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Figura 3. Representação esquemática dos testes durante o período das quatro visitas.
Legenda: Maior intensidade que é possível atingir o consumo máximo de oxigênio antes da exaustão do exercício (ISUP), potência crítica (PC), intensidade correspondente ao limiar de lactato (LL) e potência máxima atingida no teste incremental (Pmáx).
Fonte: Produção do autor.
3.3.3 Teste incremental
A potência inicial para o teste incremental foi ajustada em 0,5 W·kg-1 por 3 minutos e depois aumentada em 0,5 W·kg-1 a cada 3 minutos até a exaustão voluntária. A Pmáx foi definida como a potência atingida no final de um estágio de 3 minutos. Se o teste fosse encerrado antes da conclusão do último estágio, a Pmáx foi calculada como a potência da etapa anterior mais o incremento de potência multiplicado pela duração do exercício (em segundos) na etapa final dividida por 180 segundos (KUIPERS et al. 1985). O V̇O2pico do teste
incremental foi determinado a partir do V̇O2 mais alto em um intervalo de 15 s. Durante o teste
incremental, foram coletadas amostras de sangue capilar do lóbulo da orelha (25 μL) para a determinação do LL. A intensidade associada ao LL foi definida como a intensidade mantida durante o estágio anterior ao qual o primeiro aumento repentino e sustentado no Lac acima do nível basal (YOSHIDA et al., 1987).
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3.3.4 Protocolos de determinação da potência crítica
Para a determinação da PC e W' para duas e três cargas preditivas, foram realizados três testes de carga constante em ordem aleatória. As intensidades das cargas preditivas foram equivalentes a 95, 100 e 110% da Pmáx, estimadas para produzir um Tlim entre 2 e 15 minutos (JONES et al. 2010). O tempo até a exaustão foi registrado no segundo mais próximo de interrupção do exercício. O V̇O2 foi mensurado em todos os testes e o valor mais alto em um
intervalo de 15 s foi considerado para compor o V̇O2max de cada participante (V̇O2max = média
do V̇O2pico incremental e testes de cargas preditivas). Quando utilizadas três cargas preditivas,
a PC e W' foram estimadas utilizando três modelos separados:
I) Linear trabalho x tempo (Linear-TW(3)):
[Trabalho = W' + (PC x Tlim)] (equação 1) no qual o trabalho realizado é plotado contra o tempo até a exaustão e a análise de regressão linear é usada para estimar a PC (inclinação da linha) e o W' (interceptação do eixo y) (MORITANI et al. 1981).
II) Linear potência x inverso do tempo (Linear-P)
[Potência = PC + (W’ x Tlimˉ¹)] (equação 2) onde a taxa de trabalho é plotada contra o inverso do tempo até a exaustão e a análise de regressão linear é usada para estimar a PC (interceptação do eixo y) e o W' (inclinação da linha) (GAESSER et al. 1995).
III) Hiperbólico potência x tempo (Hiper-2P):
[Tlim = W’ / (P - PC)] (equação 3) em que a assíntota da relação hiperbólica é a PC e a constante de curvatura é a W' (HILL, 1993). O modelo linear trabalho x tempo também foi utilizado para estimar a PC e a W’ a partir de duas cargas preditivas (Linear-TW(2)) das extremidades (95 e 110% da Pmáx).
3.3.5 Teste para predição do tempo de exaustão no domínio severo e extremo.
Todos os participantes realizaram, no mínimo, dois testes de Tlim de carga constante para determinar a ISUP, começando com uma intensidade de 125% da Pmáx (TURNES et al.,
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2016). Se o V̇O2max fosse alcançado no primeiro teste, os testes subsequentes a uma
intensidade 5% maior foram realizados em dias separados até que o V̇O2max não pudesse ser
alcançado. Se o V̇O2max não fosse alcançado no primeiro teste, os testes subsequentes foram
realizados em uma intensidade 5% menor até que o V̇O2max pudesse ser alcançado. Durante o
teste, os dados de V̇O2 foram analisados em médias de 5s. A média dos três maiores valores
consecutivos de V̇O2 foram considerados como o V̇O2max do teste de ISUP, em que o mesmo
deveria ser maior ou igual a média dos valores de V̇O2max dos testes incremental + 95%, +
100% e + 110% da Pmáx menos 1 desvio padrão intra-sujeito (V̇O2max(INC+95+100+110) – 1DP)
para que fosse considerado que o V̇O2max foi atingido (TURNES, 2016). A confiabilidade do
Tlim nessa intensidade já foi relatada, com um erro típico de medida de 5,3% (COGGAN; COSTILL, 1984). A intensidade correspondente a ISUP foi considerada a última intensidade do domínio severo e a intensidade 5% acima da ISUP (ISUP+5%) foi considerada a primeira
intensidade do domínio extremo.
Para predição do Tlim nos domínios severo (i.e. ISUP) e extremo (i.e. ISUP+5%), o
Tlim para ISUP e ISUP+5% foram previstos por todos os quatro protocolos de estimativa da PC
e W' através do rearranjo da equação 3.
3.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Os dados foram apresentados como média ± desvio padrão (DP) e intervalo de confiança de 95% (IC 95%). Para comparar a predição do Tlim nos domínios severo e extremo, foi calculado o seguinte: 1) Erro sistemático da média das diferenças reportado como bias e os erros aleatórios como ± 95% dos limites de concordância através da análise de Bland e Altman (1999); 2) Os erros aleatórios de predição foram calculados a partir do erro típico da estimativa (ETE) em unidades brutas e percentuais após a transformação logarítmica usando uma planilha (SMITH; HOPKINS, 2011) e em unidades padronizadas (ETE padronizado [ETEp]), calculado como ETE em unidades brutas dividido pelo DP entre sujeitos. Para interpretar a magnitude do ETEp, a metade dos limiares de tamanho de efeito para diferenças entre médias (d) da escala de Cohen foram calculados e interpretados da seguinte forma: <0,1 (trivial), 0,1 a 0,3 (pequeno), 0,3 a 0,6 (moderado), 0,6 a 1,0 (grande), 1,0 a 2,0 (muito grande) e > 2,0 (extremamente grande) (BORSZCZ; TRAMONTIN; COSTA, 2019). Ainda, a ANOVA para medidas repetidas foi utilizada para comparar a média das seguintes variáveis: 1) valores de V̇O2max(INC+95+100+110)
35
ISUP e ISUP+5%. O nível de significância para todas as análises foi definido como P ≤ 0,05.
36
4 RESULTADOS
Durante o teste incremental, o V̇O2pico foi de 3,83 ± 0,42 L/min e a Pmáx foi 274 ±
35 W. A ANOVA revelou um efeito principal significativo (F(1.7, 31) = 38) para a média dos
valores de V̇O2max(INC+95+100+110) (3,75 ± 0,41 L/min) em relação aos valores de V̇O2max na
ISUP+5% (3,50 ± 0,41 L/min; P = 0,0001), mas não em relação aos valores de V̇O2max na ISUP
(3,72 ± 0,46 L/min; P > 0,05). Durante os testes de cargas preditivas para determinação da PC, os valores médios de Tlim foram diferentes entre os testes de intensidade constante a 95% (424 ± 48 s), 100% (310 ± 37 s) e 110% (223 ± 23 s) da Pmáx (F(1.6, 28) = 183; P = 0,0001).
Não houve diferenças significativas entre os modelos para PC (F(1.3, 24) = 3; P = 0,088)
ou W’ (F(1.3, 23) = 3,8; P = 0,052, Tabela 1).
Tabela 1. Potência crítica e W’ estimados pelos diferentes modelos.
Linear-TW(2) Linear-TW(3) Linear-P Hiper-2P
PC (W) 211 ± 39 213 ± 38 212 ± 38 213 ± 39
EPE (%) - 4,5 ± 4,3 5,2 ± 5,1 4,7 ± 4,6
W’ (kJ) 20,3 ± 5,7 19,4 ± 5,4 19,9 ± 5,4 19,4 ± 6,1
EPE (%) - 15,0 ± 12,2 14,4 ± 13,3 16,7 ± 13,4
R² 1,000 0,996 ± 0,006 0,966 ± 0,047 0,973 ± 0,032
Legenda: Dados em média ± DP. Potência crítica (PC), capacidade de trabalho acima da PC (W’), erro padrão de estimativa (EPE).
Em relação ao Tlim no domínio severo, a intensidade da ISUP representou 162% da PC na média dos modelos e não houveram diferenças significativas entre o Tlim real e os preditos pelos modelos de PC (F(1.4, 26) = 2,1; P = 0,157). No entanto, a magnitude do ETEp foi
considerada moderada para todos os modelos (Tabela 2). Os gráficos da análise de Bland-Altman são apresentados na Figura 4.
37
Tabela 2. Comparação do Tlim real obtido no domínio severo com os preditos pelos modelos de potência crítica.
Real Linear-TW(2) Linear-TW(3) Linear-P Hiper-2P
Tlim (s) 155 ± 30 154 ± 33 150 ± 34 152 ± 33 149 ± 36 Diferença (s) - -0,5 ± 13,4 -4,9 ± 15,0 -2,9 ± 13,5 -5,7 ± 18,8 Diferença (%) - -0,7 ± 8,5 -3,8 ± 9,7 -2,3 ± 8,6 -4,8 ± 12,4 ETE (s) (95%IC) - 12,5 (9,4 a 18,7) 13,6 (10,2 a 20,4) 12,6 (9,4 a 18,8) 15,8 (11,9 a 23,7) ETE (%) (95%IC) - 7,7 (5,7 a 11,8) 8,5 (6,3 a 13,0) 7,8 (5,8 a 11,9) 10,0 (7,4 a 15,3) Legenda: Dados de tempo de exaustão (Tlim) e diferenças em média ± DP. Erro típico de estimativa (ETE) em unidade brutas e percentuais apresentados em média com 95% do intervalo de confiança (95%IC).
Figura 4. Análise de concordância por meio da plotagem de Bland-Altman, entre o tempo de exaustão real e predito pelos modelos de potência crítica no domínio severo.
Legenda: A linha sólida no gráfico indica a diferença média. As linhas tracejadas indicam os limites inferior e superior de concordância (95%).
Com relação ao Tlim no domínio extremo, a ISUP+5% representou uma intensidade de
38
para ISUP+5% (F(1.7, 31) = 4,6; P = 0,023). Sendo assim, as comparações pareadas demonstraram
uma diferença significativa entre o Tlim real e o predito apenas pelo modelo Linear-TW(2) (P =
0,036), sem diferença para os outros modelos. A magnitude do ETEp para o domínio extremo foi moderada para todos os modelos (Tabela 3). Os gráficos da análise de Bland-Altman são apresentados na Figura 5.
Tabela 3. Comparação do Tlim real obtido no domínio extremo com os preditos pelos modelos de potência crítica.
Real Linear-TW(2) Linear-TW(3) Linear-P Hiper-2P
Tlim (s) 120 ± 26 129 ± 33* 125 ± 33 127 ± 32 124 ± 35 Diferença (s) - 9,3 ± 13,6 5,3 ± 13,0 7,2 ± 12,6 4,7 ± 15,4 Diferença (%) - 6,6 ± 9,8 3,3 ± 9,6 5,1 ± 9,0 2,4 ± 11,8 ETE (s) (95%IC) - 10,7 (8,0 a 16,0) 9,8 (7,4 a 14,7) 9,8 (7,4 a 14,8) 10,7 (8,0 a 16,0) ETE (%) (95%IC) - 8,5 (6,3 a 13,0) 7,7 (5,8 a 11,8) 7,7 (5,7 a 11,7) 8,7 (6,4 a 13,3) Legenda: Dados de tempo de exaustão (Tlim) e diferenças em média ± DP. Erro típico de estimativa (ETE) em unidade brutas e percentuais apresentados em média com 95% do intervalo de confiança (95%IC).
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Figura 5. Análise de concordância por meio da plotagem de Bland-Altman, entre o tempo de exaustão real e predito pelos modelos de potência crítica no domínio extremo.
Legenda: A linha sólida no gráfico indica a diferença média. As linhas tracejadas indicam os limites inferior e superior de concordância (95%).
40
5 DISCUSSÃO
O exercício realizado nos diferentes domínios, principalmente em intensidades acima da PC, implica ao organismo uma série de eventos fisiológicos centrais e periféricos, resultando em um processo de fadiga e culminando na interrupção do exercício por exaustão (BURNLEY; JONES, 2007; BLACK et al., 2017, ALEXANDER et al., 2019). Dessa forma, o conhecimento de fatores determinantes relacionados ao desempenho e a aplicação de diferentes abordagens metodológicas nas ciências do esporte vem sendo cada vez mais discutido entre pesquisadores de diversas áreas no contexto esportivo (POOLE et al., 2016, JONES; VANHATALO, 2017, MUNIZ-PUMARES et al., 2019). Devido à importância em contribuir com o corpo de evidências sobre os fatores determinantes do exercício em alta intensidade, o objetivo do presente estudo foi verificar a predição da tolerância ao exercício em cicloergômetro nos domínios severo e extremo por diferentes modelos de potência crítica. Não houve diferença entre a PC e W’ estimados pelos diferentes modelos. Além disso, a tolerância ao exercício nos diferentes domínios parece não ser afetada quando utilizados modelos com 3 cargas preditivas, mostrando diferença apenas entre o Tlim real e predito pelo modelo com 2 cargas preditivas para ISUP+5%.
A influência do número e tempo de duração das cargas preditivas para determinar os parâmetros da relação potência-tempo tem mostrado que as estimativas da PC e W’ podem, ou não, serem comprometidas (HOUSH; HOUSH; BAUGE, 1990; SIMPSON; KORDI, 2017; MATURANA et al., 2018; KORDI; MENZIES; GALBRAITH, 2019). Embora Maturana et al. (2018) sugeriram que a utilização de cargas preditivas menores de 10 min, na maioria das vezes, superestima a PC e subestimam W’, a utilização de duas cargas preditivas com tempos menores de 10 min não afetaram a predição da PC quando utilizadas as duas cargas preditivas das extremidades (HOUSH; HOUSH; BAUGE, 1990; SIMPSON; KORDI, 2017; KORDI; MENZIES; GALBRAITH, 2019). Essa divergência pode ser atribuída ao modelo de PC adotado pelos autores como critério, baseado nos modelos com 3 parâmetros (MORTON, 1996), que é sabidamente menor do que os modelos tradicionais com 2 parâmetros (GAESSER et al., 1995; BULL et al., 2000; BERGSTROM et al., 2014; MUNIZ-PUMARES et al., 2019). A utilização das duas cargas preditivas das extremidades para determinar a PC e W’ no presente estudo também não afetou a estimativa desses parâmetros, corroborando com outros (SIMPSON; KORDI, 2017; KORDI; MENZIES; GALBRAITH, 2019; RAIMUNDO et al.,
