DANILO RODRIGUES BERTUCCI COMPARAÇÃO DE PARÂMETROS CARDIORRESPIRATÓRIOS EM TESTES INDIRETOS E DIRETOS DE AVALIAÇÃO FUNCIONAL EM INDIVÍDUOS SAUDÁVEIS E DIABÉTICOS Rio Claro 2013 Dissertação apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Ciências da Motricidade, área Aspectos Biodinâmicos do Rendimento e Treinamento Esportivo. Orientador: Prof. Dr. Vilmar Baldissera Danilo Rodrigues Bertucci Comparação de parâmetros cardiorrespiratórios em testes indiretos e diretos de avaliação funcional em indivíduos saudáveis e diabéticos Comissão Examinadora __________________________________________ Prof. Dr. Cláudio Alexandre Gobatto Programa de Pós Graduação em Ciências da Motricidade - Instituto de Biociências – Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” Campus Rio Claro. __________________________________________ Prof. Dr. Gilberto Eiji Shiguemoto Departamento de Ciências Fisiológicas – Universidade Federal de São Carlos __________________________________________ Prof. Dr. Vilmar Baldissera Programa de Pós Graduação em Ciências da Motricidade - Instituto de Biociências – Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” Campus Rio Claro Rio Claro, _______de ______________________de _______. Dissertação apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Ciências da Motricidade, área Aspectos Biodinâmicos do Rendimento e Treinamento Esportivo. Orientador: Prof. Dr. Vilmar Baldissera DEDICATÓRIA Dedico este trabalho aos meus “irmãos fisiológicos” e minha família. AGRADECIMENTOS Primeiramente, este trabalho é o fruto de muita perseverança e o começo da realização de um sonho. Sonho que foi permitido pela minha família, meus pais e minhas irmãs. Cada um teve uma contribuição marcante nessa caminhada que começou em novembro de 2009. Portanto, meus singelos agradecimentos, a meu Pai, Agostinho sempre me falando, calma as coisas vão melhorar, a minha Mãe Sueli, me aconselhando para sempre mostrar atitudes corretas e manter a humildade, a minha Irmã Cristiane e seu esposo Marcelo, por serem praticamente meus pais nos tempos mais difíceis onde éramos apenas nós quatro (eu, Cris, Marcelo e Gi). A minha outra irmã Gisele que sempre foi o meu exemplo de ser humano aos meus sobrinhos Lucas e Gabriel, pela admiração incondicional que eles têm por mim. O agradecimento, aos Professores Dr. Vilmar Baldissera, Dr. Sergio Eduardi de Andrade Perez e Gilberto Eiji Shiguemoto, por terem sido extremamente receptivos com um cara que chegou de paraquedas ao Laboratório pedindo por uma vaga na monitoria do laboratório e assim propiciarem o cenário ideal para o meu crescimento profissional e pessoal também. Em especial o Prof. Dr. Vilmar Baldissera, que além de orientador, é um grande amigo e um verdadeiro “Pai fisiológico” sempre ajudando em todos os aspectos, desde acadêmicos com seus vastos conselhos “fisiologia é cativante, motivante, intrigante e não se esquece jamais” mas também com as sábias palavras sabendo como acalmar e ajudar a se erguer novamente. A “GRANDE FAMÍLIA FISIOLÓGICA” aos meus irmãos fisiológicos, Rodrigo, Markão, Leo, Guilherme, Anderson, Zé Neto, Luísa, Luciane, Júlio, Amilton sempre presentes, nas festas e também nas horas mais difíceis, nas horas de desabafo e as sessões de descarrego nos encontros “pedagógicos”. Ao grupo de pesquisa do presente estudo: Dani, Giovana e Gabi muito obrigado. A secretária do Laboratório, Marcia Vidotti sempre extremamente eficaz e solícita, ao técnico do laboratório José Carlos, (Cacau) me ensinou tudo que sei do manuseio dos aparelhos do laboratório, além de um grande amigo. A secretaria da UNESP, mas especificamente a Rose e Ivana, por sempre me ajudarem a cumprir os prazos e responderem a todos o meus questionamentos desde a matrícula ao término desta etapa e sempre de forma rápida e clara. Aos amigos de Rio Claro, desde o primeiro momento que cheguei a Rio Claro sempre fui muito bem recebido, ao Prof. Dr. Eduardo Kokubum que possibilitou que as minhas coletas fossem realizadas no NAFES (Núcleo de Atividade Física, Esporte e Saúde). Especialmente a minha namorada Camila Bosquiero Papini que se tornou uma pessoa muito importante nessa minha caminhada, sempre me ajudando no que foi possível, aturando os momentos difíceis e claro sempre aproveitando os momentos alegres, muito obrigado Mila, espero passar muitos momentos difíceis e gloriosos ao seu lado. “Agradeço todas as dificuldades que enfrentei; não fosse por elas, eu não teria saído do lugar. As facilidades nos impedem de caminhar. Mesmo as críticas nos auxiliam muito”. (Chico Xavier) http://pensador.uol.com.br/autor/chico_xavier/ EPÍGRAFE “A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original.” (Albert Einstein) “Embora ninguém possa voltar atrás e fazer um novo começo, qualquer um pode começar agora e fazer um novo fim.” (Chico Xavier) RESUMO O consumo máximo de oxigênio (VO2máx) é considerado o parâmetro mais importante para identificar a capacidade funcional do sistema cardiorrespiratório e também é um importante preditor de doenças cardiovasculares. Os métodos utilizados para determinar o VO2máx, em grande maioria, são os testes incrementais (TI) que podem ser realizados em pista, mas também e mais usualmente são feitos em ambientes controlados utilizando aparelhos que são chamados de ergômetros. Os TI podem ser classificados em dois tipos, os chamados indiretos e os diretos (ou ergoespirométricos). Os testes indiretos mensuram algum parâmetro relacionado com o desempenho cardiorrespiratório máximo (frequência cardíaca, intensidade da carga máxima suportada, entre outros). Já os testes diretos utilizam análise gasosa para tais medidas, apresentam maior precisão, porém possuem custos elevados. Assim, ambos os métodos podem apresentar vantagens e desvantagens. O objetivo do presente estudo foi comparar as respostas fisiológicas baseadas no VO2máx em diferentes protocolos (Protocolo de Bruce e UFSCar-TESTE) em indivíduos não- diabéticos e diabéticos. Os parâmetros analisados foram Consumo Máximo e Oxigênio (VO2máx), Debito Cardíaco máximo (DC maximo), Equivalentes Metabólicos máximos (METs máximos), Déficit Funcional Aeróbio (DAF), Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca (TRFC), Déficit Cronotrópico (DCR) e Índice de Competência Cronotrópica (ICC). Para isso foram utilizado 21 homens divididos em dois grupos; grupo diabético (GD) com 8 homens e grupo controle (GC) composto por 13 homens, todos os voluntários realizaram os dois testes (Protocolo de Bruce e UFSCar-Teste). Os resultados de VO2máx obtidos no protocolo de Bruce significativamente maiores quando comparados com o UFSCar-Teste, chegando ao ponto de mudar a classificação perante a AHA, quando a comparação foi feita entre os grupos em um mesmo protocolo, somente o UFSCar-Teste mostrou diferenças significativas, enquanto que o Protocolo de Bruce não foi eficaz em mostrar diferenças significativa. A avaliação cardiorrespiratória é extremamente importante para a determinação correta do VO2máx e da sua classificação, uma avaliação errada pode prejudicar um laudo clínico e ou a prescrição de um treinamento físico. Palavras Chave: Capacidade Funcional, Consumo de Oxigênio, Diabetes Melitus tipo 2. ABSTRACT The maximal oxygen uptake (VO2max) is considered the most important parameter to identify the functional capacity of the cardiorespiratory system and is also an important predictor of cardiovascular disease. In great majority are the incremental tests (IT) used to determine VO2max that can be performed on the track, but also, and more usually are made in controlled environments using devices that are called ergometers. The IT can be classified into two types, called direct (or ergoespirometric) and indirect. Indirect tests use a measure as parameter related to the maximum performance cardiorespiratory (heart rate, intensity of the maximum charge, among others). The tests use direct gas analysis are more precise to determine VO2max, but have high costs. Thus, both methods can have advantages and disadvantages. The aim of this study was to compare the physiological responses based on VO2max in different protocols (Bruce Protocol and UFSCar- TEST) in non-diabetics and diabetics subjects. The parameters were analyzed and Maximum Oxygen Consumption (VO2max), cardiac output (CO), Metabolic Equivalents (METs), Functional Aerobic Deficit (FAI), Heart Rate Recovery (HRR), Chronotropic deficit (CD) and Chronotropic Competence Index (CCI). For this we used 21 men divided into two groups diabetic group with 8 men and a control group of 13 men, all volunteers performed the two tests (Bruce protocol and UFSCar-Test). The results of VO2max obtained in Bruce Protocol was significantly higher when compared with the UFSCar-test to the point of changing the classification in AHA when the comparison was made between the groups in the same protocol, only the UFSCar-test showed differences significant, while Bruce Protocol was not effective to show significant differences. The cardiorespiratory assessment is extremely important for the correct determination of VO2max and their classification, one miscalculation can harm a clinical report and or the prescription of physical training. Key words: Functional Capacity, Oxygen Uptake, Diabetes Melitus type 2. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Protocolo de Bruce........................................................................... 52 Figura 2 – Protocolo UFSCar- Teste................................................................. 54 Figura 3 – Variáveis individuais de VO2max atingidos entre os testes UFSCar- Teste e Protocolo de Bruce................................................................. 59 Figura 4 – Correlação entre os valores de VO2max atingidos entre os testes UFSCar- Teste e Protocolo de Bruce................................................................. 60 Figura 5 – Concordância entre os valores medidos nos testes UFSCar- Teste e Protocolo de Bruce................................................................................ 61 Figura 6 – Classificação da aptidão cardiorrespiratória dos voluntários do GD em ambos os protocolos.................................................................................... 65 Figura 7 – Classificação da aptidão cardiorrespiratória dos voluntários do GC em ambos os protocolos.................................................................................... 66 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Variáveis mensuradas em testes ergométricos............................... 22 Tabela 2 – Variáveis mensuradas em testes ergoespirométricos..................... 23 Tabela 3 – Metodologias para determinação do VO2máx................................ 33 Tabela 4 – Caracterização dos voluntários....................................................... 48 Tabela 5 – Equações utilizadas no protocolo de Bruce..................................... 53 Tabela 6 – Características bioquímicas e hemodinâmicas do grupo controle e grupo diabético (média ± desvio padrão) e os valores de normalidade.......... 57 Tabela 7 – Parâmetros hemodinâmicos e metabólicos dos 21 voluntários (grupo total) nos testes de Bruce e UFSCar- Teste................................................. 58 Tabela 8 – Média ± desvio padrão dos valores de consumo máximo de oxigênio relativo ao peso corporal obtido no grupo Controle (GC) e no Grupo Diabético (GD) nos dois protocolos............................................................................. 62 Tabela 9 – Média ± desvio padrão dos parâmetros ventilatórios dos grupos controle (GC) e diabético (GD) determinados pelo UFSCar- Teste................... 64 Tabela 10 – Comparação da classificação cardiorrespiratória obtida pelos valores de consumo máximo de oxigênio em ambos os testes......................... 65 LISTA DE QUADROS Quadro 1 – Nível de aptidão Física do American Heart Association (AHA) para homens...................................................................................................... 36 Quadro 2 – Diagnóstico da Diabetes................................................................ 43 LISTA DE SIGLAS ACSM = American College of Sports Medicine AHA = American Heart Association AVD = Atividades de Vida Diária CV = Capacidade Vital DAF = Déficit Aeróbio Funcional DC = Débito Cardíaco d = effect size VE/VO2 = Equivalente de Oxigênio VE/VCO2 = Equivalente de Dióxido de Carbono FCmáx = Frequência Cardíaca Máxima FECO2 = Fração Expirada de Dióxido de Carbono FEO2 = Fração Expirada de Oxigênio IBGE = Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ICC = Índice de Competência Cronotrópica MET = Equivalentes Metabólico QR = Quociente Respiratório ΔFC 1 = Recuperação da Frequência cardíaca no primeiro minuto ΔFC 2 = Recuperação da Frequência cardíaca no segundo minuto. ΔFC 4 = Recuperação da Frequência cardíaca no quarto minuto. TECP = Teste de esforço Cardio Pulmonar. TE = Teste ergométrico. TI = Teste Incremental. TRFC = Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca. VCO2 = Produção de Dióxido de Carbono. VE = Ventilação. VO2 = Consumo de Oxigênio. VO2max = Consumo Máximo de Oxigênio. VO2max M = Consumo máximo de Oxigênio Mensurado VO2max E = Consumo Máximo de Oxigênio Estimado. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................17 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .....................................................................................................21 2.1. Avaliação Cardiorrespiratória.............................................................................................21 2.1.1. Déficit Aeróbio Funcional ............................................................................................23 2.1.2 Índice de Competência Cronotrópica. .........................................................................24 2.1.3. Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca .......................................................25 2.1.4. Débito Cardíaco ...........................................................................................................26 2.1.5. Equivalentes Metabólicos ...........................................................................................27 2.1.6. Ergoespirometria ..........................................................................................................28 2.1.7. Equivalente Respiratório de Oxigênio ........................................................................28 2.1.8. Equivalente Respiratório de Gás Carbônico .............................................................30 2.1.9. Pulso de Oxigênio ........................................................................................................30 2.2. Padronização do teste ....................................................................................................31 2.2.1. Protocolo de Bruce ......................................................................................................35 2.3. Envelhecimento demográfico.............................................................................................37 2.3.1. Processos fisiológicos do envelhecimento ................................................................37 2.3.2. Sistema respiratório .....................................................................................................38 2.3.3. Sistema cardiovascular ...............................................................................................39 2.3.4. Sistema Muscular ........................................................................................................40 2.3.5. Capacidade Funcional .................................................................................................41 2.3.6. Doenças no Envelhecimento ......................................................................................42 2.3.7. Diabetes Mellitus tipo 2 ...............................................................................................42 2.3.8. Prevalência do Diabetes Mellitus ...............................................................................43 2.3.9. A avaliação cardiorrespiratória no DM tipo 2 ............................................................44 3. OBJETIVOS E HIPÓTESES .....................................................................................................46 3.1. Objetivo Geral .....................................................................................................................46 3.2. Objetivos Específicos .........................................................................................................46 4. MATERIAS E MÉTODOS .........................................................................................................48 4.1. Voluntários ...........................................................................................................................48 4.2. Desenho experimental do estudo ......................................................................................49 4.2.1. Primeira etapa ..............................................................................................................49 4.2.2. Segunda etapa .............................................................................................................49 4.3. Materiais ..............................................................................................................................50 4.3.1. Análise sanguínea, bioquímica e hemodinâmica. .....................................................50 4.3.2. Avaliação antropométrica e composição corporal ....................................................50 4.3.3. Protocolo de Bruce ......................................................................................................50 4.3.4. Equações Utilizadas ....................................................................................................52 4.3.5. UFSCar-Teste ..............................................................................................................53 5. ANÁLISE ESTATÍSTICA ...........................................................................................................55 6. RESULTADOS ...........................................................................................................................56 7. DISCUSSÃO ..............................................................................................................................66 7.1. Comparação das variáveis metabólicas e hemodinâmicas nos dois protocolos (Protocolo de Bruce e UFSCar-Teste). ....................................................................................67 7.1.1. Consumo máximo de oxigênio (VO2máx), nos dois protocolos (Protocolo de Bruce e UFSCar-Teste). ...................................................................................................................67 7.1.2. Deficit Aeróbio Funcional (DAF); Débito Cardíaco Máximo (DC máximo) e Equivalentes Metabólicos Máximos (METs máximo) nos dois protocolos (Protocolo de Bruce e UFSCar-Teste). ........................................................................................................72 7.1.3. Déficit Cronotrópico (DCR), Índice de Competência Cronotrópica (ICC) e Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca (TRFC) nos dois protocolos (Protocolo de Bruce e UFSCar-Teste). ...................................................................................................................73 7.1.4. Comparação dos valores de VO2máx entre os grupos nos dois protocolos. .........75 7.2. Comparação dos valores parâmetros hemodinâmicos e metabólicos do UFSCar- Teste nos dois grupos (Diabético VS Controle). .....................................................................76 7.2.1. Consumo máximo de oxigênio (VO2máx) no UFSCar-Teste nos dois grupos (Diabético VS Controle). ........................................................................................................76 7.2.2. Déficit Aeróbio Funcional (DAF), Débito Cardíaco Máximo (DC máximo), Equivalente Metabólico Máximo (METs máximo) e Pulso do O2 máximo no UFSCar- Teste nos dois grupos (Diabético VS Controle)...................................................................78 7.2.3. Déficit Cronotrópico (DCR), Índice de Competência Cronotrópica (ICC) e Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca (TRFC) no UFSCar-Teste nos dois grupos (Diabético VS Controle). ........................................................................................................79 8. CONCLUSÕES ..........................................................................................................................81 9. LIMITAÇÕES DO ESTUDO. .....................................................................................................83 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................84 APÊNDICES ...................................................................................................................................96 ANEXOS .......................................................................................................................................104 17 1. INTRODUÇÃO O Consumo Máximo de Oxigênio (VO2máx) é considerado o parâmetro mais importante para identificar a capacidade funcional do sistema cardiorrespiratório e utilizado como um importante preditor de doenças cardiovasculares (ALBOUAINI et al., 2007a; ADEKUNLE e AKINTOMIDE, 2012) Os métodos utilizados para determinar o VO2máx, em grande maioria, são os Testes Incrementais (TI), realizados tanto em pista como também em ambientes controlados como os laboratórios, utilizando aparelhos que são chamados de ergômetros, que podem ser primariamente dois: esteira rolante e ciclo ergômetro ou bicicleta ergométrica (MYERS et al., 1991; MIDGLEY et al., 2007; MIDGLEY e CARROLL, 2009). Para a realização do TI é necessário que o indivíduo faça um exercício em um ergômetro de forma incremental, ou seja, a intensidade do esforço aumenta em função do tempo; dessa maneira, alcançando intensidades elevadas e a exaustão voluntária. Existe uma enorme variedade de protocolos para realização de TI descritos na literatura (MYERS et al., 1991; MIDGLEY et al., 2008; ALMEIDA et al., 2010). Em função da utilização do ergômetro os testes são chamados de testes ergométricos (TE) e com relação à obtenção dos valores VO2máx podem ser classificados em dois tipos: testes indiretos e diretos (MENEGHELO et al., 2010). Os TE diretos, também conhecidos como Ergoespirometria (ERGO), utilizam o aparelho de análise de gases para determinar o VO2máx, assim aliando ao TE convencional a análise em tempo real dos parâmetros ventilatórios bem como das frações de oxigênio e dióxido de carbono no ar expirado e a ventilação. Dessa forma, a potencia aeróbia é determinada de forma muito precisa, no entanto, o custo elevado do equipamento e a necessidade de pessoal especializado fazem com que o método seja pouco utilizado nas rotinas de exame cardiológico (ALMEIDA et al., 2010; LIMA et al., 2013). Já os TE indiretos utilizam equações preditivas e mensuram parâmetros relacionados com o desempenho cardiorrespiratório máximo (frequência cardíaca, intensidade da carga máxima suportada, entre outros). A estimativa do VO2máx por equações de predição em TE proporciona a sua determinação de maneira menos 18 onerosa por não necessitar de equipamentos específicos, profissionais especializados e nem de laboratórios equipados para a realização de testes ergoespirométricos, evidenciando uma ampla possibilidade de aplicação prática clínica quanto no campo da fisiologia do esporte (ALMEIDA et al., 2010; LIMA et al., 2013). Dessa forma, ambos os métodos (equações preditivas e o método direto de análise de gases) podem apresentar vantagens e desvantagens (MAGRANI e POMPEU, 2010). Em relação aos testes indiretos, o protocolo de TE proposto por Bruce et al, (1973) é o mais utilizado em hospitais, centros de ergometria e também na maioria das investigações cientificas (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973; GUMMING, EVERATT e HASTMAN, 1978). O Protocolo de Bruce foi desenvolvido com o principal objetivo de detectar possíveis alterações no traçado eletrocardiográfico de esforço em pacientes com ou sem patologias cardíacas (GUMMING, EVERATT e HASTMAN, 1978; MILLER et al., 2007). Entretanto, nas clínicas de cardiologia o Protocolo de Bruce é utilizado para estimar o VO2máx utilizando uma equação de predição. Já está bem descrito na literatura que o padrão ouro para determinar o VO2máx é a realização de um TI utilizando o analisador de gases, além do mais o protocolo de TI proposto por Bruce pode apresentar valores diferentes do real, superestimando ou subestimando o VO2máx, pois leva em consideração o tempo que o individuo consegue permanecer no teste (COOPER, 1968; WEISGERBER et al., 2009; WICKS et al., 2011). Pollock et al. (1976) comparam os valores de VO2máx em 51 homens com idade entre 35 a 45 anos, em quatro protocolos diretos. Nesta comparação, o grupo de pesquisadores não encontrou diferença significativa entre os protocolos; Protocolo de Balke: 44,4±4,4 ml(kg.min)-1; Protocolo de Bruce: 46,3±5,7 ml(kg.min)-1; Protocolo de Ellestad: 46,7±5,5 ml(kg.min)-1 e Protocolo de Astrand: 47,3±5,4 ml(kg.min)-1 (POLLOCK et al., 1976). Kang et al. (2001) e Miller et al. (2007) conseguiram evidenciar que existia diferenças significativas quando se comparava o estado de treinamento e não os protocolos. No entanto, esses estudos foram realizados em indivíduos saudáveis. Quando as avaliações da capacidade cardiorrespiratória são realizadas em indivíduos que pertencem a populações especiais como diabéticos ou obesos, os valores de VO2máx tendem a ser diferentes quando comparados com indivíduos 19 saudáveis, pois ao serem expostos a um TE eles apresentam valores de VO2máx diminuídos em função de sua condição fisiológica. Portanto, é importante que a avaliação de VO2máx seja correta, pois em indivíduos diabéticos o risco de eventos isquêmicos coronarianos é o mesmo que em indivíduos coronariopatas não- diabéticos (MYERS et al., 1991; GRUNDY et al., 2005; LIMA et al., 2008). Simões et al. (2010a) mostraram diferenças significativas no VO2máx em indivíduos saudáveis (42,4 ± 8,1 ml.(kg.min)-1) e indivíduos diabéticos (23,3 ± 6,7 ml.(kg.min)-1), quando aplicando o mesmo protocolo direto de TI. Adekunle e Akintomide (2012) realizaram uma avaliação utilizando o protocolo de Bruce para predição do VO2máx em 61 pessoas diabéticas (homens e mulheres com idade entre 30 a 60 anos). Os resultados de VO2máx encontrados para o grupo masculino foi de 26,25 ± 2,0 ml.(kg.min)-1 e para o grupo feminino foi de 22,4 ± 3,75 ml.(kg.min)-1. Com achados semelhantes, Simões et al. (2010b) analisaram 19 indivíduos portadores de diabetes melitus tipo 2 (DM tipo 2) com idade média de 53,4 anos, utilizando um analisador de gases em um protocolo de TE, identificando valores de consumo de oxigênio pico de 23,6 ± 7,5 ml.(kg.min)-1. Em função das possíveis diferenças entre protocolos e as diferenças entre estado de saúde dos indivíduos, torna-se importante investigar as respostas do TE em pacientes diabéticos. Outra consideração importante é que, além dos valores de consumo máximo de oxigênio, o TE utilizando o analisador de gases, apresenta outros parâmetros, como ventilação, quociente respiratório, equivalentes respiratórios. O Protocolo de Bruce é caracterizado por uma grande mudança na inclinação da esteira durante o teste, que já se inicia em 10% de inclinação, fato que pode acarretar a interrupção do teste em função de um déficit do componente muscular e dificuldade motora em função da inclinação da esteira, e não propriamente cardiorrespiratório, determinando assim valores de VO2pico ao invés de VO2máx. Outra preocupação deve que ser levada em consideração é que o Protocolo de Bruce apresenta uma variação que é o “Bruce modificado”, que utiliza metade da inclinação do original, e não existe a correção dos valores de VO2máx, ocasionado uma conclusão errônea do teste (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973; MIDGLEY e CARROLL, 2009; MENEGHELO et al., 2010). Na tentativa de minimizar o componente muscular e motor, o grupo de pesquisadores do Laboratório de Fisiologia do Exercício da Universidade Federal de 20 São Carlos, propôs um protocolo de TI (UFSCar-Teste) que não apresenta mudanças na inclinação da esteira, priorizando dessa maneira o condicionamento cardiorrespiratório. Os autores Ekblon et al. (1992), Saltin e Stage (1992) defendem que a principal limitação ao atingir valores de VO2máx é a capacidade do sistema cardiorrespiratório alcançar sua capacidade máxima em captar transportar e metabolizar o oxigênio caracterizando uma limitação central. Devido à inclinação nos últimos estágios ser elevada no teste de Bruce, o individuo apresenta dificuldade em andar ou correr em grandes inclinações devido a alteração do seu centro de gravidade, limitando o teste antes da limitação cardiorrespiratória. Tanto o método direto quanto o indireto possuem relevância na investigação dos resultados de VO2máx, no entanto, a determinação do VO2máx é protocolo dependente e essas diferenças (resultados de VO2max) podem ser potencializadas quando aplicadas em populações especiais. 21 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Avaliação Cardiorrespiratória O teste de avaliação cardiorrespiratória conhecido como teste ergométrico (TE) ou ainda teste de esforço cardiopulmonar (TECP), é utilizado como principal método para o diagnóstico das doenças cardiovasculares (MENEGHELO et al., 2010; MESQUITA e JORGE, 2013). O TE é um procedimento não invasivo, em que o individuo é submetido a um esforço programado e individualizado, com a finalidade de avaliar as respostas clínicas, hemodinâmica, autonômica, eletrocardiografia, metabólica e ventilatória. A partir dessa avaliação, é possível identificar a ocorrência de isquemia miocárdica, arritmias cardíacas e distúrbios hemodinâmicos induzidos pelo esforço; avaliar a capacidade funcional e a condição aeróbia, diagnosticar determinadas doenças cardiovasculares e respiratórias, prescrever exercício, avaliar objetivamente os resultados de intervenções terapêuticas e fornecer dados para a perícia dos profissionais da saúde (MENEGHELO et al., 2010; HERDY e UHLENDORF, 2011; MESQUITA e JORGE, 2013). Os protocolos de TI e TE que são utilizados para determinar o VO2máx geralmente apresentam diferenças consideráveis em suas metodologias, tais como a duração dos estágios e taxa de aumento na intensidade. Como os valores de VO2máx são protocolo dependentes, o avaliador pode manipular essas duas variáveis. Além disso, outros parâmetros que auxiliam em um TE mais completo, como o limiar de lactato e ventilatórios, eficiência mecânica e taxa pico de potencia, podem ser utilizados para identificar a capacidade funcional, monitorar e periodizar de forma mais controlada um treinamento físico e analisar as adaptações de um treinamento proposto (MIDGLEY et al., 2008; LIMA et al., 2013) A capacidade cardiorrespiratória, expressa pelo VO2máx, é o principal indicador da aptidão cardiorrespiratória e um importante parâmetro preditivo de morbidades associadas com a tolerância ao exercício e performance física, portanto, o VO2máx pode ser definido como a capacidade máxima da pessoa em captar, 22 transportar e metabolizar o oxigênio para a biossíntese oxidativa de ATP (ALBOUAINI et al., 2007b; HERDY e UHLENDORF, 2011). A avaliação do VO2máx em um TE convencional pode ser complementada por outros parâmetros que também inferem a aptidão física. Estes parâmetros tem como base em seu calculo o VO2máx, tais como o Déficit Aeróbio Funcional (DAF), débito cardíaco máximo (DC máximo), equivalentes metabólicos máximos (METs máximos) e outros que não dependem do VO2máx como o índice de competência cronotrópica (ICC), déficit cronotrópico (DCR), taxa de recuperação da frequência cardíaca (TRFC), entretanto, quando a avaliação cardiorrespiratória é uma ergoespirometria além dos parâmetros citados anteriormente, existem também os ventilatórios como por exemplo, Ventilação (VE), Equivalentes Respiratórios (VE/VO2 e VE/VCO2) e Frações Expiradas. Todos esses dados, estão descritos nas tabelas 1 e 2. Tabela 1 - Variáveis mensuradas em testes ergométricos. Variáveis Sigla O que representa Consumo de Oxigênio VO2 Consumo de Oxigênio, capacidade de captar, transportar e metabolizar oxigênio para a biossíntese oxidativa de ATP. Déficit Aeróbio Funcional DAF Relação entre o percentual do consumo de oxigênio atingido e o previsto para a faixa etária. Frequência Cardíaca Máxima FCmáx Frequência cardíaca máxima. Índice de Competência Cronotrópica ICC Incapacidade do coração de aumentar a frequência cardíaca com o aumento da intensidade da atividade ou da demanda metabólica. Déficit Cronotrópico DCR Relação entre a frequência cardíaca máxima atingida no teste e o previsto para a idade. Equivalente Metabólico MET Equivalentes metabólicos, gasto energético médio em repouso; 1MET= 3,5 ml(kg.min) -1 Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca TRFC Medida que representa a capacidade do sistema nervoso autônomo em regular a frequência cardíaca após o termino do TE. Débito Cardíaco máximo DC máximo Quantidade de sangue que é bombeada pelos ventrículos em 1 minuto. Fonte: Elaborada e adaptada pelo autor, baseado nos trabalhos de Bruce et al. (1973) e Gumming et al. (1978). 23 Tabela 2 - Variáveis mensuradas em testes ergoespirométricos. Variáveis Sigla O que representa Consumo de Oxigênio VO2 Consumo de Oxigênio, capacidade de captar, transportar e metabolizar oxigênio para a biossíntese oxidativa de ATP. Produção de Dióxido de Carbono VCO2 É a quantidade de dióxido de carbono produzido em um minuto. Ventilação Minuto VE Quantidade de ar atmosférico mobilizado em um minuto. Quociente Respiratório QR Indica participação de carboidratos e lipídeos mobilizados para a produção de energia durante o exercício. Equivalente Respiratório de Oxigênio VE/VO2 Representa eficiência respiratória, quantos litros de ar atmosférico são necessários para metabolizar um litro de oxigênio. . Equivalente Respiratório de Dióxido de Carbono VE/VCO2 Representa eficiência respiratória, quantos litros de ar atmosférico são necessários para eliminar um litro de dióxido de carbono. Fração expirada de Oxigênio FEO2 Quantidade de oxigênio que é expirada, em relação ao ar atmosférico. Fração inspirada de Oxigênio FECO2 Quantidade de dióxido de carbono que é expirada, em relação ao ar atmosférico. Frequência Cardíaca Máxima FCmáx Frequência cardíaca máxima. Fonte: Elaborada e adaptada pelo autor, baseado nos trabalhos de Albouaini et al., (2007). 2.1.1. Déficit Aeróbio Funcional O Déficit Aeróbio Funcional (DAF) representa a diferença em percentual entre a capacidade aeróbia observada em teste incremental máximo e o valor previsto para uma pessoa saudável de mesmo gênero, idade e nível de atividade física, obtida por meio de equações de regressão (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973; BRUCE et al., 1974). Com relação à quantificação do DAF; a) valores positivos significam que o paciente está abaixo da sua capacidade predita; b) valor é igual à zero significa que ele está exatamente de acordo com sua capacidade predita; c) valores negativos significam que o paciente está acima da sua capacidade prevista. Os valores para a classificação do DAF são os seguintes: a) DAF < 26%, sem prejuízo significante; b) 27–40%, prejuízo leve; c) 41–54%, prejuízo moderado; d) 24 55–68%, prejuízo acentuado; e) >68%, prejuízo extremo (STRONG et al., 2012). Desta forma, o DAF pode constituir-se em uma importante ferramenta no controle de intervenções que podem alterar a saúde cardiorrespiratória. A primeira ocasião que o DAF foi utilizado foi no estudo de Bruce et al.(1973). Foram estudados pacientes ambulatoriais portadores de doenças coronarianas. Os pacientes passaram por um teste incremental para a obtenção dos valores de VO2máx e posteriormente o DAF quantificado, que apresentou valores de 23% no grupo de homens hipertensos; 24% no grupo de infartados que não sofriam angina durante TE e 41% no grupo de infartados que sofriam de angina (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973). Recentemente Strong et al. (2012) mostraram que o DAF foi utilizado em pacientes que passaram por cirurgias de revascularização coronária. Com relação ao DAF os resultados obtidos foram os seguintes: 27,71 ± 16,67% e 45 ± 21,3% para homens e mulheres respectivamente, que foram classificados como “prejuízo insignificante” até “prejuízo leve” para homens e “moderado” até “prejuízo acentuado” para as mulheres, mostrando aos pesquisadores a necessidade melhorarem as intervenções pelo exercício físico na fase II da reabilitação proposta. 2.1.2 Índice de Competência Cronotrópica. A Frequência Cardíaca (FC) é controlada pela ação equilibrada das terminações simpáticas e parassimpáticas do sistema nervoso autonômico. No entanto, o coração exibe uma propriedade de automatismo. Embora a frequência intrínseca do nodo sinusal seja de 100 batimentos por minuto, a frequência cardíaca de repouso geralmente é em torno de 60-80 batimentos por minuto, devido à predominância parassimpática, por meio do sistema eferente via nervo vago que atua predominantemente nas células auto-rítmicas (BRUBAKER e KITZMAN, 2011). Em situação de exercício, a frequência cardíaca aumenta de acordo com a demanda metabólica, a participação simpática no ajuste rápido em exercício é menos evidente, e esse controle é feito em grande parte pela retirada parassimpática, causando assim o ajuste rápido da FC (COLE et al., 1999; KRAEMER, FLECK e DESCHENES, 2011). 25 Como a principal função do coração é bombear o sangue que é responsável por carregar nutrientes e remover metabólitos, a resposta cronotrópica correta para a manutenção do débito cardíaco, tanto em intensidades máximas como em submáximas é vital; a falha em atingir a frequência cardíaca durante o exercício em determinada intensidade é um exemplo de incompetência cronotrópica (MENEGHELO et al., 2010; BRUBAKER e KITZMAN, 2011). O Índice de Competência Cronotrópica (ICC) é definido como a inabilidade do coração em aumentar o número de batimentos por minuto, concomitantemente ao aumento da intensidade do exercício físico, resposta cronotrópica usual em pacientes com doenças cardiovasculares (BRUBAKER e KITZMAN, 2011). Vários distúrbios estão associados com a ICC, dentre eles disfunção endotelial, alterações na modulação autonômica, valores elevados nos marcadores de inflamação, e a mais aparente a doença, coronariana (GHORAYEB et al., 2013). O ICC pode ser diagnosticado quando o paciente é incapaz de atingir 85% da frequência cardíaca máxima estimada obtida pela equação (FCmáx=220-idade); quando o diagnóstico é feito por essa equação o ICC também é chamado de Déficit Cronotrópico (DCR). Um cálculo mais fidedigno do ICC leva em consideração a idade, capacidade física e frequência cardíaca de repouso. Nessa abordagem o ICC é a relação entre a frequência cardíaca de reserva (FCR) e a reserva metabólica em METS (RM) atingida em cada estágio do exercício. Quando os valores de FC no esforço incremental máximo não atingem 0,80 do previsto para aquele estágio, pode ser um prognóstico considerável de ICC, e esse valor é associado ao aumento de doenças cardiovasculares e a eventos cardiovasculares (GULATI et al., 2010; MENEGHELO et al., 2010; BRUBAKER e KITZMAN, 2011; GHORAYEB et al., 2013). 2.1.3. Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca A Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca (TRFC) mostra-se como eficiente prognóstico em diversas populações. Após a realização de um TE, é analisado o decaimento da FC nos minutos subsequentes ao término de teste, geralmente no primeiro, segundo e quarto minuto (SHETLER et al., 2001; MENEGHELO et al., 2010). 26 Com o término do exercício, a FC tende a diminuir rapidamente, desta forma, a sua taxa de redução em função do tempo possibilita inferir a modulação parassimpática cardíaca (GHORAYEB et al., 2013). Portanto, a taxa de redução da FC ou TRFC até valores de repouso pré-exercício, acontece em função do tônus vagal muito elevado, e ao mesmo tempo, o bom funcionamento do sistema cardiorrespiratório (SHETLER et al., 2001; GHORAYEB et al., 2013). Quando a redução da FC é lenta em relação ao pico atingido no exercício, pode-se inferir uma atividade vagal diminuída e isso é associado à maior taxa de mortalidade (MENEGHELO et al., 2010). Em um estudo longitudinal, em uma população de 8000 homens que realizaram um teste incremental em esteira, 2193 pacientes apresentaram uma taxa de recuperação da frequência cardíaca dentro do ponto de corte, uma diminuição no segundo minuto < 22 batimentos por minuto, o que representa um risco maior de desenvolvimentos eventos coronarianos futuros; dessa forma, evidencia-se que a TRFC é um prognóstico válido e deve fazer parte de todo e qualquer TE e avaliação cardiorrespiratória (SHETLER et al., 2001). Os estudos que analisaram a TRFC não foram realizados para população brasileira. Também não existe um método totalmente esclarecido para realizar a medida da taxa de recuperação da frequência cardíaca (MENEGHELO et al., 2010). Quando a recuperação é ativa na velocidade de 1,5 milhas/h (2,4Km/h) e 2,5% de inclinação, o valor da TRFC no primeiro minuto (FCpico-FC no 1ºminuto) deve ser igual ou superior a 12 batimentos por minuto para ser considerado normal (COLE et al., 1999). Se a recuperação for passiva com o paciente sentado a TRFC dever ser maior ou igual a 22 batimentos por minuto ao final do 2º minuto se o paciente estiver deitado a queda no 1º minuto deve ser superior a 18 batimentos (SHETLER et al., 2001; WATANABE et al., 2001; MENEGHELO et al., 2010). Mesmo com a falta de padronização, a TRFC é uma ferramenta importante e de fácil aplicabilidade desde que seja realizada sempre da mesma forma. 2.1.4. Débito Cardíaco Débito Cardíaco (DC) é o produto da frequência cardíaca e o volume sistólico (VS), ou seja, é a quantidade de sangue bombeada pelo coração no tempo de um minuto. Portanto, o DC pode ser aumentado em função da FC ou do VS. 27 Durante o exercício em posição ortostática ou corrida na esteira, por exemplo, o aumento do débito cardíaco está relacionado ao aumento de ambos (MCARDLE, KATCH e KATCH, 2008). Os valores do DC em repouso podem variar entre 4 a 6 l/min, no entanto, durante a atividade física, esse valor aumenta de acordo com a demanda metabólica do exercício, podendo atingir valores de até 30 l/min (ÅSTRAND et al., 1964; GRIMBY e SALTIN, 1983; KRAEMER, FLECK e DESCHENES, 2011). A sua determinação nos seres humanos pode ser feita de dois métodos: método direto (principio de Fick) e o método indireto (equações preditivas). O método direto é considerado o padrão ouro para o DC, no entanto, pode ser complicado de se realizar e têm o potencial para eventos adversos durante a sua realização. O método indireto (equação preditiva) além de mostrar alta correlação com o método direto em indivíduos saudáveis e pacientes é seguro, reprodutível e praticamente sem custo (ÅSTRAND et al., 1964; HOSSACK et al., 1980). Existem diversas equações preditivas para determinar o DC, sendo que, em algumas delas, em sua forma matemática o valor de VO2máx é utilizado, evidenciando assim a importância de uma avaliação correta da capacidade cardiorrespiratória . A importância da quantificação do DC durante um TE foi descrita pela primeira vez por Griffin e colaboradores, onde eles observaram que o DC pode prognosticar doentes com insuficiência cardíaca com mais acurácia que os valores de VO2máx (GRIFFIN et al., 1991). 2.1.5. Equivalentes Metabólicos Os equivalentes metabólicos surgiram a partir da necessidade de expor o custo energético do exercício em unidades mais simples para se trabalhar e quantificar a capacidade cardiorrespiratória em determinadas intensidades, a partir disso o nome equivalente metabólico (MET). O conceito de MET é bem simples, um MET é equivalente a 3,5 ml.(kg.min)-1, ou seja, igual ao custo energético médio em repouso. Portanto, o gasto energético pode ser descrito em múltiplos de consumo de oxigênio em repouso (METs) (POWERS e HOWLEY, 2005). 28 2.1.6. Ergoespirometria A ergoespirometira (ERGO) é uma técnica que ganha espaço no meio do esporte, clínico e científico. Desde 1964 Karlman Wasserman, considerado como um dos principais pesquisadores da fisiologia clínica e do esforço, juntamente com seus colaboradores, foi o primeiro a observar o fenômeno do Limiar Anaeróbio (LAn) em pacientes cardiopatas (NAIMARK, WASSERMAN e MCILROY, 1964; WASSERMAN e MCILROY, 1964; Normatização de técnicas e equipamentos para realização de exames em ergometria e ergoespirometria, 2003). O teste de ERGO é caracterizado pela realização de um TE convencional associado a um mecanismo de análise dos parâmetros ventilatórios, avaliando a ventilação e as frações expiradas de oxigênio e gás carbônico, e a partir dessas variáveis é calculado o VO2. A avaliação com a ERGO consegue diminuir a chance de um diagnóstico de capacidade cardiorrespiratória errada em até 30% (MENEGHELO et al., 2010). No entanto, essa modalidade necessita que o responsável pela realização e interpretação dos resultados apresente conhecimentos mais extensos em fisiologia do esforço do que os apresentados para a interpretação do TE convencional, pois são avaliados outros parâmetros além do VO2, já descritos na tabela 2. (Normatização de técnicas e equipamentos para realização de exames em ergometria e ergoespirometria, 2003; MENEGHELO et al., 2010). Algumas informações são acessíveis somente com um teste de ERGO. As variáveis do teste ergoespirométrico também exibem um valor diagnóstico, como por exemplo; a) identificação mais precisa e objetiva do(s) fator(es) limitante(s) ao esforço máximo (cardiovascular, respiratório, muscular ou metabólico) e b) avaliação do comportamento do volume sistólico, obtida pela análise das curvas e dos valores durante o teste incremental máximo do pulso de oxigênio (VO2/FC) e dos equivalentes ventilatórios (VE/VO2 e VE/VCO2) (GHORAYEB et al., 2013). 2.1.7. Equivalente Respiratório de Oxigênio O equivalente respiratório de oxigênio (VE/VO2) é definido pela relação entre a ventilação e o consumo de oxigênio (Equivalente de Oxigênio = VE/VO2) e representa a quantidade de ar mobilizada para se captar 1 litro de oxigênio; dessa forma, o valor em repouso é aproximadamente de 30 (MYERS et al., 1991; NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001). 29 Em um exercício crescente nas intensidades abaixo do Limiar Anaeróbio (LAn), acontece a diminuição dos valores de VE/VO2 em função do aumento da captação de oxigênio pelos pulmões, assim que acontece o nadir da curva do VE/VO2 é identificado o LAn, a partir disso os valores aumentam rapidamente devido ao aumento da razão consumo/ventilação, pois os pulmões já atingiram sua capacidade máxima em captar oxigênio, com isso o numerador e denominador da equação aumenta elevando os valores de VE/VO2 (MYERS et al., 1991). De acordo com a fórmula matemática do VE/VO2 podemos interpretar que existe uma necessidade ventilatória para um valor de VO2 conhecido, dessa forma, é utilizado como um índice de eficiência ventilatória. Em pacientes que apresentam inadequada relação entre a ventilação e perfusão pulmonar (espaço morto fisiológico elevado) exibem um padrão ventilatório ineficaz, pois precisam ventilar grandes volumes para metabolizar 1 litro de oxigênio (NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001; SVEDAHL e MACINTOSH, 2003; HOPKER, JOBSON e PANDIT, 2011). O LAn determinado pelo VE/VO2 em conjunto com o VO2máx apresenta uma relação positiva em estratificar os riscos de morbidade, e também é preditor pré- operatório extremamente válido. Portanto, a determinação do LAn é um método bastante atrativo em populações especiais (diabéticos, cardiopatas, obesos), uma vez que esses grupos exibem baixa tolerância em intensidades elevadas de exercício (HOPKER, JOBSON e PANDIT, 2011). Kawaji et al. (1989) identificaram o LAn por meio do VE/VO2 para assim determinar a intensidade do treinamento em indivíduos diabéticos, e comparar com seus pares saudáveis. A intensidade do LAn nos homens saudáveis foi de 117 ± 6 watts e para os diabéticos de 93 ± 6 watts, já nas mulheres os resultados obtidos foram 106 ± 8 watts para as saudáveis e 80 ± 10 watts para as diabéticas, com diferença significativa em ambos os resultados (KAWAJI et al., 1989). Dessa forma, o LAn quando determinado por parâmetros ventilatórios pode ser considerado como diagnóstico da capacidade aeróbia e prescrição de treinamento para as populações especiais, principalmente pelo seu caráter não invasivo (KAWAJI et al., 1989; SIMOES, HIYANE, et al., 2010). 30 2.1.8. Equivalente Respiratório de Gás Carbônico O equivalente de gás carbônico (VE/VCO2) é definido pela relação entre ventilação e produção de gás carbônico (Equivalente de Gás Carbônico = VE/VCO2). O VE/VCO2 representa a quantidade de ar atmosférico mobilizado pra eliminar 1 litro de gás carbônico, em condições de repouso os valores variam entre 28 a 32 (MYERS et al., 1991; NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001). A resposta do VE/VCO2 no exercício crescente é semelhante a do VE/VO2, conforme vai aumentando a intensidade, os valores do VE/VCO2 vão diminuindo, ocorrendo uma estabilização perto da intensidade do LAn. Quando a intensidade máxima se aproxima os valores de VE/VCO2 aumentam novamente, em função do aumento da relação ventilação/produção, identificando o Limiar de Compensação Respiratória (LCR). A estabilização que ocorre do LAn até o LCR acontece devido ao tamponamento do Lactato e esse intervalo é chamado de tamponamento isocápnico (NAIMARK, WASSERMAN e MCILROY, 1964). A partir do LCR, o tamponamento é hipocápnico, devido ao acumulo do CO2 metabólico, respiratório e as moléculas de lactato que não foram tamponadas, fato que causa a acidose metabólica e estimula a hiperventilação, que tenta corrigir o equilíbrio do sistema ácido-base com uma alcalose respiratória. O VE/VCO2 está presente no diagnóstico e avaliação de diversas doenças, como por exemplo, obesidade mórbida, doença pulmonar obstrutiva crônica e insuficiência cardíaca. Arena et al. (2007) realizaram um revisão de estudos acerca da classificação ventilatória em pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), e concluíram que apesar do VO2máx ser o principal índice de estratificação dos fatores de risco em pacientes com IC, o VE/VCO2 também apresenta um forte prognóstico em pacientes com IC, diminuindo a chance de erro (NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001; ARENA et al., 2004; ARENA et al., 2007). 2.1.9. Pulso de Oxigênio O pulso de oxigênio (VO2/FC) é uma medida indireta do transporte do oxigênio cardiopulmonar, dessa forma, medindo a eficiência cardiometabólica durante o exercício físico e repouso (NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001). Os valores de VO2/FC são obtidos por meio da equação (Pulso de oxigênio = VO2/FC) e são expressos em mililitro por batimento (mlO2/bat.). Os valores normais em repouso 31 podem variar de 4 a 6 mlO2/bat e no esforço máximo atingindo valores entre 10 e 20 mlO2/bat. (NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001; BELARDINELLI et al., 2003). Os ajustes circulatórios que acontecem durante o exercício crescente, como por exemplo, aumento da diferença arteriovenosa de O2, aumento do débito cardíaco e a redistribuição do fluxo sanguíneo para a musculatura ativa, fazem que os valores do VO2/FC aumentem. O individuo condicionado e saudável apresenta valores mais elevados; no entanto, os valores são reduzidos quando existe alguma condição que prejudica a função ventricular (disfunção ventricular esquerda secundária à isquemia e infarto) ou condições em que a entrega de O2 está comprometida (anemia ou hipoxemia) (NETO, TEBEXRENI e TAMBEIRO, 2001; BELARDINELLI et al., 2003). 2.2. Padronização do teste Como descrito anteriormente, o VO2máx pode ser definido como a capacidade máxima dos músculos ativos consumirem oxigênio para a biossíntese oxidativa de ATP durante o exercício físico. Tipicamente o valor de VO2máx é obtido por meio de TI e apesar de ser amplamente utilizado tanto na fisiologia clinica como no campo do exercício físico, uma série de preocupações sobre a natureza genérica desses protocolos têm sido levantadas (MAUGER e SCULTHORPE, 2012). Para um teste ser considerado válido precisa atender alguns critérios, como utilizar um exercício familiar, de preferência que utilize grandes grupos musculares, aumentar a intensidade progressivamente, ser seguro e ter a aceitação tanto de atletas quanto de pacientes, e necessitar do menor tempo possível (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973). No entanto, como existe enorme variabilidade individual dentro da população, assim como diferentes objetivos em uma avaliação cardiorrespiratória, a falta de uma padronização se faz presente (BENTLEY, NEWELL e BISHOP, 2007). Segundo Midgley e colaboradores (2008) observaram que para atingir o VO2máx em ciclo ergômetro o teste pode durar entre 7 e 26 minutos e na esteira ergométrica duração de 5 a 26 minutos, sendo que o tempo de duração vai depender do período de aquecimento e a inclinação da esteira que não pode exceder 15%. Portanto, vários protocolos para a obtenção do valor de VO2máx são descritos na literatura na tentativa de atingir valores mais elevados e mantendo o custo beneficio do teste (MIDGLEY et al., 2008). 32 Na tabela 3 estão descritos diversos protocolos de VO2máx, bem como suas metodologias em indivíduos saudáveis em testes realizados em esteira. A tabela 3 foi adaptada originalmente de Midgley et al. (2008). 33 T a b e la 3 - M e to d o lo g ia s p a ra d e te rm in a ç ã o d o V O 2 m á x . E s tu d o s S u je it o s P ro to c o lo s In c lin a ç ã o M á x .( % ) T e m p o (m in ) V O 2 m á x . m l( k g .m in )-1 M id g le y e t a l. ( 2 0 0 7 ) 9 h o m e n s c o rr e d o re s A . 1 k m /h /1 m in n o s 5 p ri m e ir o s e s tá g io s , 0 ,5 k m /h /1 m in . n o s d e m a is B . 1 k m /h /2 m in ( 3 0 s e g u n d o s d e i n te rv a lo s e n tr e o s e s tá g io s ) C . 1 k m /h /3 m in ( 3 0 s e g u n d o s d e i n te rv a lo s e n tr e o s e s tá g io s ) 1 .0 1 .0 1 .0 1 0 .3 (1 .7 ) 1 7 .9 (2 .0 ) 2 6 .0 (2 .4 ) 5 4 .9 (7 .2 ) 5 5 .0 (6 .9 ) 5 3 .4 (6 .0 ) K a n g e t a l. ( 2 0 0 1 ) 1 2 h o m e n s t re in a d o s . A . 0 + 2 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 1 4 ,4 k m /h B . 0 + 2 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 9 ,7 k m /h C . 0 ,7 + 1 ,4 /1 ,4 /1 ,4 /1 ,1 k m /h e 1 0 + 2 % i n c re m e n to a c a d a 3 m in 1 0 ,0 1 4 ,0 2 0 ,0 1 0 ,4 (1 ,4 ) 1 4 ,5 ( 1 ,7 ) 1 7 ,0 (1 ,7 ) 6 8 .0 6 6 ,0 6 4 ,0 1 5 h o m e n s n ã o -t re in a d o s . A . 0 + 2 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 1 4 ,4 k m /h B . 0 + 2 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 9 ,7 k m /h C . 0 ,7 + 1 ,4 /1 ,4 /1 ,4 /1 ,1 k m /h e 1 0 + 2 % i n c re m e n to a c a d a 3 m in 4 ,0 8 ,0 1 8 ,0 4 ,9 (1 ,2 ) 9 ,8 ( 1 ,9 ) 1 2 ,4 ( 1 ,5 ) 4 5 ,2 4 5 ,0 4 5 ,1 1 0 m u lh e re s n ã o t re in a d a s A . 0 + 2 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 1 4 ,4 k m /h B . 0 + 2 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 9 ,7 k m /h C . 0 ,7 + 1 ,4 /1 ,4 /1 ,4 /1 ,1 k m /h e 1 0 + 2 % i n c re m e n to a c a d a 3 m in 4 ,0 8 ,0 1 6 ,0 5 ,3 ( 1 ,9 ) 9 ,0 ( 2 ,5 ) 1 1 ,0 (1 ,9 ) 4 2 ,5 4 2 ,5 4 1 ,2 M y e rs e t a l. (1 9 9 1 ) 4 1 H o m e n s d o e n te s e s a u d á v e is A . 1 .3 /1 .4 /1 .3 /1 .3 /0 ,8 k m /h e 1 0 + 2 % d e I n c re m e n to a c a d a 3 m in B . P ro to c o lo d e R a m p a c o m t a x a d e a u m e n to i n d iv id u a liz a d a p a ra a fa d ig a a c o n te c e r e m - 1 0 m in . C . 0 + 2 .5 % /2 m in a 3 .2 v e lo c id a d e c o n s ta n te d e 4 .8 k m /h . 1 4 ,0 ? 1 0 ,0 6 ,6 (1 .5 ) 9 ,1 ( 1 .4 ) 1 0 ,4 ( 3 .4 ) 2 2 ,3 ( 8 ,0 ) 2 1 .0 ( 8 .0 ) 2 1 .1 ( 8 .0 ) M c C o n n e ll a n d C la rk l (1 9 8 8 ) 1 0 H o m e n s c o rr e d o re s A . 0 + 2 .5 % /1 m in c o n s ta n te 1 2 ,9 k m /h B . 0 + 2 ,5 % /2 m in c o n s ta n te 1 2 ,9 k m /h C . 0 + 2 .5 % /2 m in c o n s ta n te 1 4 .0 k m /h D . 0 + 2 .5 % /2 m in c o n s ta n te 1 2 .7 k m /h 2 5 ,0 1 5 ,0 1 2 ,5 1 5 ,0 1 0 ,1 ( 0 ,6 ) 1 3 ,1 ( 1 .2 ) 1 1 .8 ( 1 .1 ) 1 3 .6 ( 2 .5 ) 6 5 .0 ( 5 .6 ) 6 4 .5 ( 5 .3 ) 6 6 ,2 ( 3 ,9 ) 6 4 ,7 ( 5 ,8 ) F o n te : A d a p ta d o d e M id g le y e t a l. ( 2 0 0 8 ) 33 B u c h fu h re r e t a l. ( 1 9 8 3 ) 5 h o m e n s m o d e ra d a m e n te a ti v o s . A . 4 .2 % /1 m in ( c o n s ta n te 5 ,5 k m /h ) B . 1 ,7 % /1 m in ( c o n s ta n te 7 ,2 k m /h ) C . 2 .5 % /1 m in ( c o n s ta n te 5 .5 k m /h ) D . 1 .7 % /1 m in ( c o n s ta n te 5 .5 k m /h ) E . 0 .8 % /1 m in ( c o n s ta n te 5 .5 k m /h ) 2 5 ,2 1 7 ,0 2 7 ,5 2 5 ,5 2 0 ,8 7 ,0 (1 ,1 ) 1 0 ,6 ( 2 ,2 ) 1 1 ,4 (2 ,2 ) 1 5 ,1 ( 2 ,0 ) 2 6 ,4 ( 3 ,6 ) 4 9 ,1 ( 1 2 ,3 ) 5 1 ,9 ( 1 3 ,1 ) 5 2 ,5 ( 1 2 ,8 ) 5 1 ,7 (1 3 ,1 ) 5 0 ,3 ( 1 1 ,6 ) P o ll o c k e t a l. (1 9 8 2 ) 2 9 m u lh e re s s e d e n tá ri a s . A . 2 .7 + 1 .3 /1 .4 /1 .3 /1 .3 /0 .8 k m /h a n d 2 % I n c re m e n to a c a d a 3 m in B . 0 % + 2 .5 % /3 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 4 .8 k m /h 6 ,0 1 7 ,5 9 ,5 ( 0 ,9 ) 2 1 ,7 ( 3 ,2 ) 3 6 ,9 ( 4 ,1 ) 3 5 ,0 ( 5 ,3 ) 2 0 h o m e n s a ti v o s . A . 2 .7 + 1 ,3 /1 ,4 /1 ,3 /1 .3 /0 .8 k m /h a n d 2 % I n c re m e n to a c a d a 3 m in B , 0 % + 2 .5 % /3 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 4 .8 k m /h 6 ,0 2 5 ,0 1 1 ,4 ( 1 ,0 ) 2 7 ,5 ( 3 ,0 ) 4 6 ,1 ( 4 ,8 ) 4 3 ,2 ( 3 ,8 ) P o ll o c k e t a l. (1 9 7 6 ) 2 9 h o m e n s s e d e n tá ri o s A . 0 + 2 .5 % /2 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te ( d e p e n d e n d o d o c o n d ic io n a m e n to in d iv id u a l) B , 2 .7 + 1 .6 k m /h /2 -3 m in i n c re m e n to d e 1 0 % e 1 5 % C . 2 ,7 + 1 ,3 /1 .3 /1 .3 /1 ,3 /0 .8 /0 .8 k m /h e 1 0 + 2 % d e i n c re m e n to a c a d a 3 m in D . 0 + 2 + 1 % /1 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 5 ,3 k m /h 7 ,5 1 5 ,0 1 6 ,0 1 5 ,0 7 ,4 (1 ,1 ) 8 ,2 ( 1 ,1 ) 9 ,4 (1 ,1 ) 1 4 ,6 ( 2 ,7 ) 3 7 ,7 ( 3 ,8 ) 3 6 ,3 ( 4 ,4 ) 3 5 ,3 ( 3 ,9 ) 3 5 ,8 ( 4 ,1 ) 2 2 h o m e n s a ti v o s A . 0 + 2 .5 % /2 m in d e v e lo c id a d e c o n s ta n te ( d e p e n d e n d o d o c o n d ic io n a m e n to ) B . 2 .7 + 1 .6 k m /h /2 -3 m in i n c re m e n to d e 1 0 % e 1 5 % C . 2 .7 + 1 .3 /1 .3 /1 ,3 /1 .3 /0 .8 /0 .8 k m /h e 1 0 + 2 % i n c re m e n to a c a d a 3 m in D . 0 + 2 + 1 % /1 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 5 .3 k m /h 1 0 ,0 1 5 ,0 1 6 ,0 2 0 ,0 8 ,3 (1 .0 ) 1 0 ,5 (1 ,4 ) 1 1 ,5 (1 ,0 ) 1 9 ,8 (2 ,9 ) 7 ,3 ( 5 ,4 ) 4 6 ,7 ( 5 ,5 ) 4 6 ,3 ( 5 ,7 ) 4 4 ,1 ( 4 ,4 ) F ro e lic h e r e t a l. (1 9 7 4 ) 1 5 h o m e n s s a u d á v e is A . 0 + 2 .5 % /3 m in v e lo c id a d e c o n s ta n te 1 1 ,3 k m /h ( 5 -m in d e s c a n s o e n tr e o s e s tá g io s ) B . 2 .7 + 1 .3 /1 .4 /1 .3 /1 .3 /0 .8 k m /h e 1 0 + 2 % i n c re m e n to a c a d a 3 m in C . 0 + 2 + 1 % /1 m in e m v e lo c id a d e c o n s ta n te d e 5 .3 k m /h 7 ,5 1 8 ,0 2 4 ,0 1 1 ,7 1 3 ,0 2 3 ,7 4 7 ,4 4 4 ,3 4 2 ,8 F o n te : A d a p ta d o d e M id g le y e t a l. ( 2 0 0 8 ) 35 2.2.1. Protocolo de Bruce O médico e pesquisador americano Robert Bruce, foi quem desenvolveu o protocolo que leva o seu nome, também conhecido como “Pai da Cardiologia no Exercício”. O desenvolvimento do protocolo teve início a partir de uma técnica de esforço chamada de “Master’s two steps”, que envolvia ficar subindo e descendo dois degraus de escada, mas era muito extenuante para cardiopatas (TANNEN, 2004). Em 1949, Bruce e seus colegas começaram a testar os pacientes em esteiras ergométricas e perceberam que se aliassem o eletrocardiograma ao teste eles conseguiriam resultados interessantes e inovadores para a época, como por exemplo, monitorar a frequência cardíaca minuto a minuto enquanto a intensidade do teste (velocidade e inclinação) era alterada. Após a primeira publicação com o protocolo em 1963, começou então a ser utilizado em diagnósticos cardiovasculares (TANNEN, 2004). O Protocolo de Bruce que foi proposto em 1963, após 9 anos e mais de 10.000 observações de testes ergométricos em ambulatórios. A partir disso foi desenvolvido um protocolo capaz de atingir todos os requisitos básicos para um teste ergométrico: a) um exercício familiar para a maioria da população, envolvendo grandes grupos musculares; b) iniciar o teste com um esforço submáximo e prosseguir até a fadiga; c) ser seguro e aceitável para os pacientes; d) ser capaz de realizar o teste no menor tempo possível, pois logo no primeiro estágio o VO2 aumenta 4 vezes em relação ao repouso e nos estágios seguintes que acontece o aumento de 3 METs em relação ao estágio anterior; e) ser compatível com os padrões reais de medida (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973). O Protocolo de Bruce pode ser aplicado a partir dos quatro anos de idade até as mais avançadas idades, e ainda hoje é um protocolo amplamente utilizado (GUMMING, EVERATT e HASTMAN, 1978; ADEKUNLE e AKINTOMIDE, 2012). Nas bases de dados da literatura, pode-se encontrar mais de 1.000 evidências cientificas até o mês de janeiro de 2013 que utilizaram esse protocolo como avaliação cardiorrespiratória. O protocolo está descrito na sessão de Materiais e Métodos do presente estudo. 36 2.2.2. Classificações da aptidão cardiorrespiratória A aptidão cardiorrespiratória é considerada componente da aptidão física relacionada a saúde, que descreve a capacidade do sistema cardiovascular e respiratório em fornecer oxigênio durante uma atividade física contínua (CAPERSEN et al. 1995; ACSM 2000). Está diretamente relacionada com o desenvolvimento de doenças cardiovasculares, onde apresenta uma correlação negativa, ou seja, quanto menor a capacidade cardiorrespiratória do individuo, maior é o risco de desenvolver as doenças cardiovasculares e outras doenças relacionadas ao envelhecimento. É observado que os indivíduos que permanecem ativos ao longo da vida vivem mais tempo e mais independente fisicamente em relação as atividades de vida diária (LEE et al.1999; DELVAUX et al. 2000; NAHAS 2003). No entanto, nos últimos 50 anos foram observados uma série de modificações socioeconômicas, dessa forma, a atividade física e seus componentes (avaliação física, terapia não farmacológica, reabilitação física e exercício de alto rendimento) devem ser estudados mais profundamente (NAHAS 2003). O American College of Sports Medicine (ACSM) e a American Heart Association (AHA), desenvolveram por meio de várias revisões, quadros com os valores de VO2máx referentes a média populacional americana, e são utilizado como referência na classificação mundial da população. Essa classificação é utilizada para comparar os resultados das avaliações cardiorrespiratórias com a respectiva categoria. Esses valores estão descritos no quadro 1. Quadro 1 - Nível de Aptidão Física do American Heart Association (AHA) para homens. Classificação da aptidão cardiorrespiratória – VO2máx em ml.(kg.min) -1 Idade Muito Fraca Fraca Regular Boa Excelente 20 – 29 < 24 24 – 33 34 – 42 43 – 52 ≥53 30 – 39 < 23 23 – 30 31 – 38 39 – 48 ≥49 40 – 49 < 20 20 – 26 27 – 35 36 – 44 ≥45 50 – 59 < 18 18 – 24 25 – 33 34 – 42 ≥43 60 - 69 < 16 16 – 22 23 – 30 31 - 40 ≥41 Fonte: Adaptado de American College of Sports Medicine ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription (2000). 37 2.3. Envelhecimento demográfico As pessoas com mais de 60 anos, somam 23,5 milhões dos brasileiros, mais que o dobro do registrado em 1991, quando a faixa etária contabilizava 10,7 milhões de pessoas, dessa forma, pode-se afirmar que todas as faixas etárias a partir de 50 anos, vão aumentar também. Os dados foram divulgados pela Pesquisa Nacional de Amostra por Domicílio (Pnad). Na comparação entre 2009 (última pesquisa divulgada) e 2011, o grupo da terceira idade aumentou 7,6%, ou seja, mais 1,8 milhão de pessoas. Há dois anos, eram 21,7 milhões de pessoas ((IBGE), 2010). Com o avanço no campo da saúde e redução na taxa de natalidade, a expectativa de vida do brasileiro aumentou. Isso se comprova com o aumento na participação dos idosos com 75 anos ou mais no total da população. No ano de 1991, eles eram 2,4 milhões e, em 2000 eram 3,6 milhões, mostrando um aumento de 77% ((IBGE), 2010). Com o constante envelhecimento da população, novos desafios em termos sociais e econômicos são colocados como grandes responsabilidades das políticas públicas. A Assembleia Geral das Nações Unidas em 1995, alertou os governos para que fossem criadas e introduzidas medidas especificas de apoio a todos os grupos pertencentes a essa faixa etária que está em crescimento (LIMA; SILVA, 2002). 2.3.1. Processos fisiológicos do envelhecimento As mudanças morfológicas e funcionais que ocorrem no decorrer da vida acontecem na confluência de três fatores: fenômeno do envelhecimento, aparecimento de doenças e o estilo de vida do indivíduo (MATSUDO S, 1993; Screening for Obesity in Adults: Recommendations and Rationale, 2003). O fenômeno do envelhecimento pode ser caracterizado como um processo gradual, universal e irreversível que acelera na maturidade e provoca uma perda funcional progressiva no organismo (NAHAS, 2003). As mudanças relacionadas ao processo de envelhecimento podem atingir uma sucessão de efeitos, afetando tecidos, órgãos sistêmicos e suas funções; sendo assim, esses efeitos vão se acumulando até que podem atingir um estado em que as atividades da vida diária (AVDs) serão afetadas, deixando esse individuo com certo grau de dependência física. 38 Dentre os efeitos do processo de envelhecimento podem ser citados a redução da capacidade aeróbia máxima e a perda da força muscular (KOHRT e HOLLOSZY, 1995). Esses efeitos em indivíduos de meia-idade e idosos, em conjunto com o estilo de vida atual, representam maiores riscos de desenvolverem doenças crônicas não transmissíveis (DCNT), dentre elas a DM tipo 2 se sobressai, pois, a partir dos 45 anos a sua prevalência aumenta, chegando a triplicar nas faixas etárias mais elevadas (55-60 anos). Essa estatística reforça a ideia que os indivíduos portadores de DCNT devem realizar uma avaliação cardiorrespiratória correta, a fim de obter um treinamento físico dentro de suas limitações e consequentemente não reverter o quadro da doença e sim atenuar os sintomas (RANTANEN et al., 1999; BLAIR e WEI, 2000). Segundo o ACSM, com o avanço da idade vários sistemas fisiológicos podem sofrer deterioração em suas estruturas e suas funções, mesmo que o individuo não apresente nenhum quadro patológico (NELSON et al., 2007). A seguir serão descritas alterações relacionadas aos sistemas respiratório, cardiovascular e muscular. 2.3.2. Sistema respiratório O Sistema Respiratório tem como função primordial fornecer oxigênio e remover o dióxido de carbono das células do organismo, também contribui para o equilíbrio ácido-base, como sistema de defesa contra infecções, reserva de sangue, produção de componentes vasoativos, entre outras. O Sistema Respiratório é um dos sistemas do organismo que se deteriora mais rapidamente devido a maior exposição a poluentes ambientais ao longo dos anos. As mudanças que ocorrem são clinicamente relevantes, porque a deterioração da função pulmonar está associada ao aumento da taxa de mortalidade. O conhecimento dessas alterações contribui para a detecção e prevenção de disfunções respiratórias em idosos (RUIVO et al. 2009). Com o processo de envelhecimento biológico, as funções da parede torácica sofrem alterações, diminuindo a força dos músculos respiratórios, resposta inerente ao envelhecimento, desde que no decorrer da vida nenhum quadro patológico seja desenvolvido, como a ruptura dos alvéolos, nesse quadro acontece a diminuição da 39 superfície respiratória, aumentando a dificuldade da troca gasosa, dessa forma, piorando a capacidade de hematose (IDE, 2004; PEREIRA et al. 2004). Portanto, a diminuição da hematose afeta alguns índices da capacidade respiratória, como a capacidade vital (CV), VO2 e remoção do CO2, essas alterações deletérias são observadas por meio de avaliações corretas e especificas (PINTO, 1999; IDE, 2004). Os indivíduos que realizam exercício físico ao longo da vida apresentam melhor capacidade funcional, capacidade pulmonar total, ventilação máxima forçada e capacidade vital maiores do que indivíduos sedentários. Achados relacionados a parâmetros ventilatórios revelam que a prática de exercício físico regular pode retardar o declínio da função pulmonar relacionada com decorrer da vida (GROELLER et al. 2003; IDE, 2004;). 2.3.3. Sistema cardiovascular O sistema cardiovascular tem como função garantir a circulação para todos os órgãos, transportando e distribuindo substâncias essenciais aos tecidos e células, como os nutrientes e catabólicos, os gases respiratórios e permitir as atividades das células sanguíneas. Participa, também, de mecanismos homeostáticos como a comunicação hormonal e controle térmico. Por apresentar automatismo próprio, independe da ação central ao seu funcionamento, apesar dos processos de regulação momento-a-momento. Com o processo de envelhecimento, as artérias sofrem alterações, como diminuição da elasticidade, complacência e dilatação (LAKATTA e LEVY, 2003). Assim, a sístole ventricular, enviando o sangue para suas respectivas circulações, que agora são menos complacentes, favorece o aumento da pressão arterial sistólica (PAS), enquanto o aumento da resistência arterial periférica determina incremento progressivo da pressão arterial média (PAM) (GREWAL et al., 2009). As paredes da aorta tornam-se mais espessas pela infiltração de colágeno, mucopolissacarídeos e deposição de cálcio, com descontinuação das lâminas elásticas. A circulação periférica sofre alterações morfológicas e funcionais, tais como a redução da relação capilar/fibra muscular, menor diâmetro capilar e alteração da função endotelial (GREWAL et al. 2009). Nas estruturas vasculares, 40 ocorre redução na liberação de óxido nítrico e menor resposta vasodilatadora dependente do endotélio (DESOUZA et al., 2000). Com o passar do tempo o coração do trabalha com uma pós-carga maior em função do enrijecimento das estruturas vasculares, mesmo os normotensos apresentam uma leve hipertrofia nos miócitos do ventrículo esquerdo resultante do estresse que as paredes do miocárdio sofrem (KITZMAN, 2002). Porém, esta estimulação que os miócitos sofrem aumenta o processo de apoptose, isso faz com que tecido conjuntivo preencha os locais dos miócitos mortos; dessa maneira, estes indivíduos podem apresentar anormalidades nas fases do ciclo cardíaco como o volume diastólico final, diminuindo o débito cardíaco máximo e a sua capacidade funcional (GREWAL et al., 2009). Analisando ainda o coração, a modulação da função cardíaca pelo sistema nervoso autônomo diminui (resposta ß-adrenérgica reduzida, menor ativação neural e diminuição da densidade dos receptores ß-adrenérgicos - down-regulation) levando a diminuição do cronotropismo, inotropismo e vasodilatação arterial (XIAO et al., 1998). 2.3.4. Sistema Muscular A habilidade humana de desenvolver força, como já é conhecida vai diminuindo com o passar da vida, especialmente a partir da sexagésima década de vida quando este déficit passa a ser de 15% por década (GRIMBY e SALTIN, 1983; HÄKKINEN et al., 2000). Porém essa queda já se inicia a partir da segunda década (REED et al., 1991). O declínio que acontece no sistema muscular acontece em duas vertentes: a primeira é a diminuição da ativação de unidades motoras dos músculos agonistas e na co-ativação agonista-antagonista desse modo diminuindo a qualidade de movimento (HÄKKINEN et al., 2000); a segunda vertente é a diminuição excessiva da massa muscular, fenômeno denominado como sarcopenia (GRIMBY e SALTIN, 1983; REED et al., 1991). A sarcopenia ocorre pela redução do tamanho (atrofia) e ou do número de fibras musculares (HÄKKINEN et al., 2000) Esta diminuição tanto do número quanto do tamanho das fibras musculares esqueléticas é mais evidenciada a partir da quinquagésima década, onde até o final da vida pode chegar a 35% de queda (LEXELL et al., 1983). 41 Tanto o exercício aeróbio como o resistido (musculação) podem atenuar esse processo. Nesse sentindo as avaliações funcionais corretas são muito importantes, a fim de prescrever e monitorar treinamentos e quantificar as adaptações do organismo, dessa forma, atenuando o declínio funcional. 2.3.5. Capacidade Funcional Capacidade Funcional é a capacidade de um indivíduo em realizar determinadas atividades físicas (exercícios físicos ou atividades de vida diária) com segurança e independência. Como citado anteriormente, a deterioração da capacidade funcional é a somatória da diminuição da atividade e eficiência dos sistemas muscular e cardiorrespiratório. A capacidade aeróbia pode representar importante papel na classificação da aptidão cardiorrespiratória de um indivíduo, sendo que os maiores responsáveis pela diminuição dessa capacidade são: a diminuição da frequência cardíaca máxima, débito cardíaco máximo, fluxo sanguíneo aos tecidos periféricos e redução da massa isenta de gordura (FLEG et al., 2005; KOOPMAN e VAN LOON, 2009). A mensuração do VO2máx é muito importante, uma vez que níveis baixos de VO2máx podem constituir-se em dos fatores de uma capacidade funcional baixa, implicando no aumento de fatores de risco para o desenvolvimento de várias doenças. O declínio desta capacidade depende muito da vida pregressa do individuo, se ele manteve um estilo de vida sedentário esta, vai declinar mais rapidamente (FLEG e LAKATTA, 1988). Além da qualidade da vida pregressa do individuo, existe ainda a diminuição da perfusão do oxigênio para o os músculos ativos, diminuição da diferença arteriovenosa de oxigênio ou mesmo fatores respiratórios (FLEG et al., 1995). A prática de atividade física nas idades mais avançadas, não faz com que o processo de envelhecimento seja revertido, porém atenuado, e assim, melhorar a qualidade de vida, aumentando a independência e consequentemente o indivíduo fica menos vulnerável a qualquer ordem de distúrbio, fisiológico ou psicossocial (H., 1989; SILVESTRE J, 1999). A prática de exercícios aeróbios pode melhorar a aptidão cardiorrespiratória, diminuindo o risco de desenvolver doenças relacionadas ao envelhecimento como, por exemplo, o Diabetes Mellitus Tipo 2 (DM tipo 2) (AMERICAN COLLEGE OF SPORTS et al., 2009). 42 2.3.6. Doenças no Envelhecimento Com o passar da vida, o processo de envelhecimento se instala, e o risco de doenças crônicas aumenta. As doenças crônicas incluem doenças cardiovasculares, obesidade, DM tipo 2 e alguns tipos de câncer (PESCATELLO et al., 2004; SINGH, 2004; AMERICAN COLLEGE OF SPORTS et al., 2009). Além dessas doenças, a população idosa também sofre de doenças degenerativas musculares (sarcopenia) e ósseas (osteoporose), portanto, a idade é considerada como fator primário para o desenvolvimento dessas doenças. Entretanto, quando submetidos a um programa de atividade física, esses riscos são beneficamente modificados (OSTCHEGA et al., 2000; SINGH, 2004). Dentre essas doenças, o (DM tipo2) é uma das mais preocupantes, pois dificilmente o quadro patológico do individuo apresenta somente a Diabetes, e sim na grande maioria das vezes sempre está acompanhada da obesidade e dislipidemias (CIOLAC e GUIMARÃES, 2004; COLBERG et al., 2010). 2.3.7. Diabetes Mellitus tipo 2 DM tipo 2 é um grupo de disfunções metabólicas caracterizadas pelo defeito na secreção, ação da insulina ou ambos. A hiperglicemia pode afetar os tecidos do organismo, mas sem sintomas perceptíveis. Durante esse período assintomático, pode haver deficiência no metabolismo de carboidratos caracterizando a hiperglicemia que pode ser percebido por meio de exames de glicemia no plasma (Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus, 2002). A hiperglicemia se manifesta por sintomas como poliúria, polidipsia, perda de peso, polifagia e visão turva. A hiperglicemia crônica está associada a dano, disfunção e falência de vários órgãos, especialmente olhos, rins, nervos, coração e vasos sanguíneos (GROSS et al., 2002). O diagnóstico correto e precoce da diabetes é de extrema importância, pois permite que sejam tomadas medidas terapêuticas, e assim, retardar complicações e melhorar a qualidade de vida do paciente. Os critérios diagnósticos baseiam-se na mensuração da concentração da glicose plasmática de jejum (8 horas), e depois de 2h, sobrecarga oral de 75g de glicose (teste oral de tolerância à glicose), na medida da glicose plasmática casual e na medida de hemoglobina glicada - HbA1C (GROSS et al., 2002; DIABETES, 2009). 43 Os valores de referência dos procedimentos de diagnóstico por meio da glicose plasmática estão descritos no Tabela . Quadro 2 - Diagnóstico da Diabetes Categoria Normal Diabetes Melito Glicose plasmática de jejum (mg/dl) <110 ≥ 126 Teste oral de tolerância à glicose (mg/dl) <140 ≥ 200 Glicose plasmática casual (mg/dl) ≥ 200 (com sintomas) Fonte: valores propostos pela Sociedade Americana de Diabetes (Standards of Medical Care in Diabetes–2006, 2006). De acordo com o Grupo Interdisciplinar de Padronização da Hemoglobina Glicada, a dosagem da HbA1C vem sendo cada vez mais empregada e aceita pela comunidade científica para diagnosticar e monitorar o paciente diabético, considerado o valor de diagnóstico de 7% (DIABETES, 2009). Outras maneiras de se nomear o DM tipo 2 são não insulinodependente 2 ou diabetes adulta, mas todas apresentam um fator em comum, que é resistência à insulina (REAVEN et al., 1976; OLEFSKY, KOLTERMAN e SCARLETT, 1982; Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus, 2002). Neste caso, não se instala nenhuma doença auto-imune, porém na grande maioria dos casos, os pacientes são obesos, e apresentando um grau de resistência a insulina, e a deficiência no metabolismo de carboidratos pode levar ao quadro de cetose, que é perceptível, pelo hálito e pela transpiração. As complicações em longo prazo da DM tipo 2 são várias e muito severas, devido à hiperglicemia crônica em que aquele individuo se encontra, podemos citar : retinopatia, neuropatias autonômicas e periféricas, doenças vasculares periféricas, aterosclerose, hipertensão e susceptibilidade a inflamações periodontais (ALBRIGHT et al., 2000; Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus, 2002). 2.3.8. Prevalência do Diabetes Mellitus A Doença Diabetes Mellitus é manifestada principalmente de duas maneiras: o tipo I (5 - 10% dos casos), que é caracterizado por uma doença autoimune que destrói as células beta pertencentes as ilhotas pancreáticas, secretoras do hormônio 44 insulina; a outra forma de manifestação é o tipo 2 (90 – 95% dos casos), caracterizada pela deficiência ou insuficiência da secreção da insulina, e/ou resistência dos tecidos periféricos à insulina (COLBERG et al., 2010). O Diabetes se tornou uma epidemia, principalmente com o aumento da DM tipo 2. Nos Estados Unidos, de acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças, em 2007 eram 24 milhões de Americanos diabéticos, já no Brasil, de acordo com o levantamento feito em 2006, 5,3% da população, aproximadamente 10 milhões de pessoas com diabetes (SCHMIDT et al., 2009; COLBERG et al., 2010). Com o avanço da idade a prevalência do Diabetes tipo 2 pode até triplicar. Contudo, o sedentarismo, a alimentação inadequada e o aumento da obesidade também são responsáveis pela expansão global do diabetes. No Brasil as hospitalizações atribuídas ao Diabetes Mellitus representam 9% dos gastos hospitalares do Sistema Único da Saúde (ROSA RS, 2008; SCHMIDT et al., 2009). 2.3.9. A avaliação cardiorrespiratória no DM tipo 2 O teste de avaliação cardiorrespiratória pode ser indicado a qualquer individuo para a avaliação precoce de doença cardiovascular ou avaliação de aptidão cardiorrespiratória (MESQUITA e JORGE, 2013). Os portadores de DM tipo 2, em função das suas complicações já discutidas acima, faz com que os TI sejam comprometidos, mostrando valores diminuídos de VO2máx (SALES et al., 2011). Sedentários portadores de DM tipo 2 apresentam a capacidade cardiorrespiratória máxima diminuída quando comparado com pessoas não- diabéticas, mesmo quando não existe o quadro de cardiopatia (BRANDENBURG et al., 1999; SIMOES, MOREIRA, et al., 2010). Em um estudo com mulheres portadoras de DM tipo 2 em estado controlado da doença, foi observado que elas atingiram valores de VO2máx menores que os outros dois grupos do estudo (obesas não-diabéticas e não obesas não diabéticas). Os valores de VO2máx foram os seguintes: Grupo Controle (não obesas e não diabéticas) 25,1±4,7 ml.(kg.min)-1, Grupo Controle (obesas não-diabéticas) 21,8±2,9 7 ml.(kg.min)-1 e Grupo Diabético 17,77±4,0 ml.(kg.min)-1.Essa diferença dos valores acontece devido a uma combinação de fatores e alterações cardiovasculares como por exemplo, as respostas cronotrópicas do diabético podem estar comprometidas em função da doença, assim limitando a sua capacidade de exercício (manutenção do 45 débito cardíaco e diferença artério-venosa); alterações periféricas, como a diminuição do fluxo sanguíneo muscular podem dausar uma deficiencia na cinética do consumo de oxigênio (BRANDENBURG et al., 1999). Segundo Abenavoli et al.(1981) identificaram que o VO2máx medido por meio de equações de predição também é diferente quando observados na população diabética e não diabética, atingindo valores de 32,9±7,1 ml.(kg.min)-1 para o grupo dos diabéticos contra 40,6±5,5 ml.(kg.min)-1 no grupo controle, assim como o déficit aeróbio funcional também mostrou a mesma tendência em sua resposta. Os pesquisadores mostraram que a associação entre doenças cardíacas e diabetes mellitus está altamente relacionada. Apesar das diferenças do desempenho no teste de mensuração do VO2máx, pelo protocolo de Bruce, serem atribuídas as doenças cardíacas (isquemias miocárdicas), em indivíduos portadores de diabete mellitus descontrolada, essa diminuição da performance acontece em função de desordens neurológicas como por exemplo as miopatias e disfunções autonômicas (ABENAVOLI et al., 1981). 46 3. OBJETIVOS E HIPÓTESES 3.1. Objetivo Geral O principal objetivo deste trabalho foi comparar as respostas fisiológicas em diferentes protocolos (Protocolo de Bruce e UFSCar-Teste) em indivíduos não- diabético e diabéticos, com relação ao desempenho e inferindo os seguintes parâmetros: Consumo Máximo de Oxigênio (VO2máx), Debito Cardíaco máximo (DC máximo), Equivalentes Metabólicos máximos (METs máximos), Déficit Funcional Aeróbio (DAF), Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca (TRFC), Déficit cronotrópico (DCR) e Índice de Competência Cronotrópica (ICC). Verificar se o protocolo de Bruce é eficaz em determinar as diferenças que existem na capacidade cardiorrespiratória entre os grupos. 3.2. Objetivos Específicos Os objetivos específicos desse estudo foram: - Comparar os valores de VO2máx, DC máximo, METs máximos, DAF, TRFC, DCR e ICC alcançados no grupo de voluntários saudáveis no Protocolo de Bruce e no UFSCar-TESTE; - Comparar os valores de VO2máx, DC máximo, METs máximos, DAF, TRFC, DCR e ICC alcançados no grupo de voluntários diabéticos no Protocolo de Bruce e no UFSCar-Teste; - Comparar os valores de VO2máx, DC máximo, METs máximos, DAF, TRFC, DCR e ICC alcançados no Protocolo de Bruce e no UFSCar-Teste entre os grupos. - Confrontar a classificação da aptidão física de acordo com a AHA no grupo de idosos saudáveis e diabéticos em um mesmo protocolo. - Confrontar a classificação da aptidão física de acordo com a AHA do mesmo grupo nos diferentes protocolos (Protocolo de Bruce X UFSCar-Teste). 47 3.3. Hipóteses As hipóteses testadas nesse estudo foram: a) as respostas fisiológicas são diferentes entre os protocolos no mesmo grupo, assim, podendo alterar a classificação da aptidão cardiorrespiratória desses indivíduos de acordo com a Associação Americana do Coração (AHA); b) as respostas fisiológicas são diferentes entre os grupos no mesmo protocolo, confirmando a debilidade causada pelo DM tipo 2. 48 4. MATERIAS E MÉTODOS 4.1. Voluntários Participaram do estudo 21 indivíduos sedentários, homens, divididos em dois grupos: grupo controle (GC) (n=13) e grupo diabético (GD) (n=8). Os critérios de inclusão para ambos os grupos foram: idade ente 45 a 70 anos, não participarem em programas de treinamento físico nos últimos seis meses; índice de massa corporal com classificação até obesidade grau II, pressão arterial sistólica de repouso menor ou igual a 160 mm/Hg e diastólica menor ou igual a 100 mm/Hg, não apresentarem nenhuma limitação cardiovascular que impedisse os voluntários de realizarem atividade física. Adicionalmente para o GD, os critérios de inclusão no estudo foram: Hemoglobina Glicada (HbA1c) acima de 6,5%, glicemia de jejum maior ou igual a 126 mg/dl (PESCATELLO et al., 2004; COLBERG et al., 2010). A tabela 4 apresenta a caracterização dos voluntários, com exceção do IMC, os outros parâmetros (Idade, Estatura e Massa Corporal) não apresentaram diferenças significativas. O estudo foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinki, sob a aprovação do comitê de ética da UNIFAE - Centro Universitário das Faculdades Associadas de Ensino de São João da Boa Vista – SP sob o número de protocolo 0042011. Tabela 4 - Caracterização dos voluntários. GC (n=13) GD (n=8) p Variáveis Antropométricas Idade (anos) 51,46 ± 5,78 55,38 ± 7,01 0,180 Estatura (cm) 172 ± 0,07 170 ± 0,08 0,480 Massa Corporal (Kg) 80,78 ± 11,71 92,83 ± 9,42 0,024 IMC (Kg/m 2 ) 27,19 ± 3,23 32,22 ± 3,21* 0,003 Legenda: GD, grupo diabético; GC grupo controle; IMC, índice de massa corporal; * diferença significativa entre os grupos (p≤0,05). 49 4.2. Desenho experimental do estudo O experimento foi realizado em duas etapas, os testes do GD foram desenvolvidos na primeira etapa e o GC na segunda etapa. 4.2.1. Primeira etapa Nesta primeira etapa, as avaliações foram realizadas na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) no laboratório de Fisiologia do Exercício, os voluntários faziam parte do quadro de funcionários ou foram indicados por outros laboratórios. A primeira etapa foi constituída de 4 visitas no laboratório de Fisiologia do Exercício e uma visita ao cardiologista, todas separadas de no máximo 1 semana entre elas. a) primeira visita: foi realizada uma palestra a respeito do projeto, posteriormente foi realizada entrevista onde foi aplicado o questionário (IPAQ) versão curta (anexo 1) e anamnese (anexo 2); b) segunda visita: uma semana depois, foi realizada a avaliação antropométrica, composição corporal e hemodinâmica; nessa visita os voluntários foram encaminhados para um laboratório especializado para realizar as coletas de sangue na cidade de São Carlos – SP; c) terceira visita: Familiarização aos protocolos e aos equipamentos utilizados nas avaliações (Esteira e mascara do analisador de gases); d) quarta visita: realizaram o Protocolo de Bruce no centro de cardiologia; e) quinta visita: realizaram o UFSCar- Teste. 4.2.2. Segunda etapa A segunda etapa foi realizada na Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Campus de Rio Claro – SP (UNESP). As avaliações foram realizadas no Núcleo de Atividade Física Esporte e Saúde (NAFES), os voluntários faziam parte do quadro de funcionários e foram comunicados via mala direta. Nesta etapa, os voluntários realizaram três visitas separadas no período mínimo de 2 dias ao período máximo de 1 semana. a) primeira Visita: foi realizada uma entrevista onde foi aplicado o questionário (IPAQ) versão curta (anexo 1), anamnese (anexo 2), antropometria, composição corporal e foi realizada a 50 familiarização aos equipamentos. Ainda nesta visita os voluntários foram encaminhados para um laboratório de análises sanguíneas para a coleta de sangue na cidade de Rio Claro – SP; b) segunda visita: realização do Protocolo de Bruce seguindo os mesmos procedimentos que foram adotados no GD; c) terceira Visita: Realização do UFSCar-Teste, seguindo as mesmas especificações que o GD. 4.3. Materiais 4.3.1. Análise sanguínea, bioquímica e hemodinâmica. Para a análise sanguínea da Hemoglobina Glicada (HbA1C) foi coletada uma amostra de sangue da veia ante cubital e alocada em um tubo com EDTA, para a sua quantificação foi utilizada a técnica de Cromatografia Liquida de Alta Performance como o preconizado pelo Grupo Interdisciplinar de Hemoglobina Glicada (DIABETES, 2009). Para as variáveis bioquímicas, Colesterol total, Triglicérides e Glicemia de Jejum o sangue foi centrifugado e o soro analisado por meio da técnica de espectrofotometria. Para as variáveis hemodinâmicas como, pressão arterial de repouso foi medida por meio de um aparelho digital portátil (G-TECH® Digital Automático). Antes da mensuração, os participantes permaneceram em repouso, sentados por cinco minutos. 4.3.2. Avaliação antropométrica e composição corporal A estatura foi determinada utilizando um estadiômetro com graduação de 1 mm. e 200cm de altura, fixado na parede. A massa corporal foi quantificada por uma balança digital de bioimpedância tetrapolar devidamente calibrada (Tanita BC-558® Ironman Segmental Body Composition Monitor Bioelectrical Impedance Scale). 4.3.3. Protocolo de Bruce Os voluntários do GD realizaram o Protocolo de Bruce no cardiologista, permanecendo sentados por 5 minutos para mensuração da pressão arterial de 51 repouso. Logo após, o voluntário foi monitorado na derivação CM5 para o registro eletrocardiográfico ao longo do teste (TEB Sistema Ergométrico APEX 100). O Protocolo de Bruce consiste em um teste com estágios com três minutos de duração e aumento tanto da velocidade quanto da inclinação. Inicialmente o voluntário caminha por três minutos na velocidade de 1,7Mph (2,5 Km/h) com 10% de inclinação da esteira. Nos estágios seguintes há um aumento tanto de inclinação como o de velocidade na esteira, como descrito na figura 1 (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973). Os parâmetros FC e PA foram anotados no primeiro, segundo e quarto minuto após o encerramento do teste. O teste foi realizado até que o participante atingisse a exaustão voluntária ou apresentasse algum sintoma-limite, que incluiu desenvolvimento de pré-sístoles frequentes, angina severa identificada pelo cardiologista, fadiga, desconforto nas pernas ou dispneia; atingir valores de PAS maior que 250 mm/Hg. Após o encerramento do teste a pressão arterial e frequência cardíaca foram anotadas 1, 2 e 4 minutos a fim de analisar a taxa de recuperação dessas variáveis. 52 Figura 1 - Protocolo de Bruce (1973). Fonte: (BRUCE, KUSUMI e HOSMER, 1973) Os voluntários do GC permaneciam sentados durante 5 minutos para mensuração da pressão arterial de repouso e explicação sobre a avaliação. O teste foi interrompido quando o voluntário atingiu a exaustão voluntária. Os parâmetros FC e PA foram anotados no primeiro, segundo e quarto minuto após o encerramento do teste. Para calcular o VO2máx. o Protocolo de Bruce leva em consideração o tempo de teste que é utilizado na equação de VO2máx. presente na tabela 5. A partir dos valores de VO2máx obtidos no Protocolo de Bruce foram determinados os seguintes parâmetros: Débito Cardíaco máximo (DC máximo), Déficit Aeróbio Funcional (DAF) e Equivalentes metabólicos máximo (METs máximo). E também foram determinados parâmetros que não dependem do VO2máx; Déficit cronotrópico (DCR), Índice de Competência Cronotrópica (ICC). 4.3.4. Equações Utilizadas Na determinação das variáveis indiretas foram utilizadas equações preditivas. Segundo Almeida et al. (2010) estas equações de predição representam uma forma muito menos onerosa e mais acessível, por não apresentar a necessidade de um equipamento especifico e pessoal especializado para o 53 manuseio dos mesmos, assim, mostrando grande aplicação. Essas equações são amplamente utilizadas na prática clínica. A partir delas é possível determinar todos os parâmetros que podem complementar o estado de aptidão cardiorrespiratória de um individuo. As equações de predição estão citadas na tabela 5. Tabela 5 - Equações utilizadas no do Protocolo de Bruce. Parâmetros Equações VO2máx Equação de Bruce VO2máx = 3.78 x tempo + 0.19 VO2máx - Previsto Homens Ativos: VO2máx = 69,7 – 0,612 x (idade) Homens Sedentários: VO2máx = 57,8 – 0,445 x (idade) DC máximo previsto DC = 5,31 + (4,6 x VO2máx) METs MET = VO2máx 3,5 DAF DAF = 100 x (VO2máx previsto – VO2máx atingido) VO2máx previsto DCR DCR = 100 x (FCmáx prevista – FC máx atingida) FC máx prevista ICC FCR RM TRFC RFC 1 = FC máx – FC 1min; RFC 2 = FC máx – FC 2min RFC 4 = FC máx – FC 4min FC máx FC máx = 220 - idade Legenda: VO2máx, Consumo máximo de oxigênio; DC máximo, Débito Cardíaco máximo; MET, Equivalentes metabólicos; DAF, Déficit Aeróbio Funcional; DCR, Déficit Cronotrópico; ICC, Índice de Competência Cronotrópica; FCR, Frequência Cardíaca de Reserva; RM, Reserva Metabólica; TRFC, Taxa de Recuperação da Frequência Cardíaca; FCmáx, Frequência cardíaca máxima. 4.3.5. UFSCar-Teste Assim que os participantes chegaram ao laboratório, permaneceram em repouso, sentados por cinco minutos. Após esse tempo a pressão arterial de repouso foi medida. Após a explicação do teste para o participante foi realizado a montagem da peça bucal do analisador de gases, o analisador utilizado para essas medidas foi um (VO2000 MEDGRAHICS®), em seguida o voluntário foi posicionado na esteira (Explorer/BH FITNESS®). O UFSCar-Teste consiste em um teste com estágios de dois minutos de duração com aumento da velocidade em 54 cada está