Frontiers in Physiology

Introdução

O consumo máximo de oxigênio (VO2max) pode ser definido como a capacidade máxima integrada dos sistemas pulmonar, cardiovascular e muscular de absorção, transporte e utilização de O2, respectivamente (Poole et al., 2008). Normalmente medido pelo teste de exercício incremental na esteira ou cicloergômetro, o teste VO2máx se tornou uma pedra angular na fisiologia clínica e aplicada envolvendo exercício físico. Suas aplicações são numerosas, desde atletas de elite até indivíduos com diversas condições patológicas (Mancini et al., 1991; Bassett e Howley, 2000). Apesar de estudadas há aproximadamente um século, as questões relativas ao VO2máx ainda são fonte de debate e desacordo na literatura (Noakes, 1998; Bergh et al., 2000; Levine, 2008; Ekblom, 2009; Noakes e Marino, 2009; Spurway et al., 2012). Em particular, o estudo dos métodos de medição do VO2máx é um campo de investigação que tem sido um desafio ao longo dos anos (Midgley et al., 2007, 2008). Achados intrigantes publicados recentemente (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012) trazem um debate adicional sobre a mensuração do verdadeiro valor do VO2máx e seus mecanismos limitantes/regulatórios. Neste artigo descrevemos brevemente os atuais métodos de teste e mecanismos de limitação/regulação do VO2máx e discutimos os novos achados desses dois estudos recentes e suas possíveis implicações no campo.

Medição Corrente e Mecanismos Limitadores/Reguladores do VO2máx

Um dos conceitos mais populares usados para obter o VO2máx durante um teste de exercício incremental é a ocorrência do platô. A origem deste conceito teve sua base nos estudos de Hill e Lupton (1923) há 90 anos, nos quais eles propuseram a existência de uma intensidade de exercício individual além da qual não há aumento do VO2, representando o limite da capacidade cardiorrespiratória. Entretanto, a necessidade da ocorrência do platô para a determinação do VO2máx apresenta limitações, uma vez que entra em conflito com o fato de sua ocorrência não ser universal (Doherty et al., 2003; Astorino et al., 2005). Com o objetivo de resolver este problema e assegurar que os indivíduos atinjam sempre condições “máximas” ao final de um teste de exercício incremental, produzindo verdadeiros valores de VO2máx, o uso de parâmetros fisiológicos como critério para interrupção do teste de exercício baseado na relação de troca respiratória, freqüência cardíaca máxima e concentrações de lactato sanguíneo tornaram-se populares (Poole et al., 2008). Esses parâmetros, porém, quando utilizados como critério para determinação do VO2máx, podem subestimar o valor real medido em até 26% (Poole et al., 2008). Finalmente, a solução atual proposta para a determinação do VO2máx quando o platô não ocorre, é a utilização do pico de VO2, que parece ser um índice de VO2máx consistente, desde que um teste de exercício supramaximal constante seja feito após o teste incremental, chamado “fase de verificação” (Day et al., 2003; Midgley e Carroll, 2009).

Atualmente, dois modelos teóricos principais são discutidos na literatura com o objetivo de explicar os mecanismos de limitação e/ou regulação do VO2máx. O modelo clássico propõe que o VO2máx é limitado pela capacidade máxima do coração de fornecer O2 aos músculos, ou seja, quando se atinge o VO2máx o sistema cardiovascular está trabalhando no seu limite (Ekblom, 2009). Alternativamente, o outro modelo defende que o sistema cardiovascular nunca atinge um limite de trabalho e que o VO2máx é regulado, em vez de limitado, pelo número de unidades motoras recrutadas nos membros do exercício, que é sempre submaxal (Noakes e Marino, 2009). Assim, este modelo propõe que haja sempre uma reserva fisiológica, tanto cardiovascular como neuromuscular, uma vez que o número de unidades motoras recrutadas pelos músculos activos durante o exercício é regulado pelo cérebro para evitar falhas catastróficas nos sistemas corporais (Noakes e Marino, 2009).

É o VO2máx que medimos Realmente Maximal?

Independentemente dos mecanismos limitadores/reguladores do VO2máx (Ekblom, 2009; Noakes e Marino, 2009), acredita-se que a implementação de critérios específicos durante o teste de exercício incremental como duração (Midgley et al, 2008), presença da “fase de verificação” (Day et al., 2003; Midgley e Carroll, 2009), e taxa de aquisição da amostra de VO2 (Astorino, 2009), obtém-se verdadeiros valores de VO2máx. Dois estudos recentes, entretanto, desafiam tais crenças.

O primeiro estudo (Mauger e Sculthorpe, 2012) comparou um teste de exercício incremental convencional (ou seja, com incrementos de carga fixa até a exaustão voluntária) com um teste de exercício incremental auto-paced máximo regulado pela percepção individual de esforço. A duração total deste último foi de 10 min, distribuídos em 5 estágios de 2 min cada, nos quais os indivíduos controlaram a intensidade do exercício em cada momento, a fim de alcançar percepções individuais de esforço de 11, 13, 15, 17, e 20, respectivamente, na escala de 15 pontos de Borg. Curiosamente, este teste incremental máximo auto-paced resultou em um VO2máx significativamente maior (≈8%; Figura 1A) quando comparado aos valores encontrados durante o teste incremental convencional de exercício (Mauger e Sculthorpe, 2012).

O segundo estudo (Beltrami et al., 2012) comparou um teste de exercício incremental convencional com um protocolo decremental (ou seja, com níveis de intensidade de exercício decrescentes ao longo do tempo). Este protocolo decremental começou na velocidade utilizada durante a “fase de verificação” do teste incremental, o que significa, 1 km h-1 mais rápido do que a última fase realizada durante o teste de exercício convencional. Esta intensidade foi mantida durante 60% do tempo individual que os sujeitos foram capazes de tolerar durante a “fase de verificação”, com posterior redução da velocidade de 1 km h-1 durante 30 s e reduções consecutivas de 0,5 km h-1, em que cada etapa foi mantida durante 30, 45, 60, 90, e 120 s, respectivamente. Da mesma forma que o teste incremental máximo auto-paced (Mauger e Sculthorpe, 2012), o teste decremental proposto resultou em VO2máx significativamente maior (≈4,4%; Figura 1B) quando comparado ao teste incremental convencional de exercício (Beltrami et al, 2012).

A principal explicação sugerida pelos autores para os resultados encontrados no primeiro estudo (Mauger e Sculthorpe, 2012) é que a natureza do protocolo auto-paced pode ter permitido uma maior saída de potência para o mesmo nível de percepção de esforço ou desconforto, levando a um maior VO2máx antes da exaustão voluntária. Isso ocorreu apesar dos valores de freqüência cardíaca, ventilação e relação de troca respiratória serem similares ao protocolo convencional. Sugestões adicionais como uma maior contribuição relativa das fibras do tipo 1 dependentes de oxigênio com conseqüente redução do componente anaeróbico do teste, e/ou um aumento na demanda e utilização de oxigênio devido ao alto débito de potência no último estágio do teste incremental de auto-paced, também podem ter contribuído para o maior VO2máx encontrado (Mauger e Sculthorpe, 2012). Vale ressaltar que já foram feitas críticas a este estudo (Chidnok et al., 2013). Ao mesmo tempo, os autores do segundo estudo (Beltrami et al., 2012) sugerem que as diferenças na percepção antecipada da carga de trabalho dos protocolos, crescendo no teste incremental convencional e reduzindo no teste decremental, podem ter impactado os impulsos simpáticos ou parassimpáticos e levado a diferentes respostas metabólicas ao exercício e ao maior VO2máx. Surpreendentemente, ambos os estudos mostraram que indivíduos não treinados (Mauger e Sculthorpe, 2012), ou treinados (Beltrami et al., 2012) atingiram os maiores valores de VO2máx durante as cargas de trabalho submáximas, desafiando o conceito tradicional de que o VO2máx ocorre na carga máxima de trabalho.

Implicações dos Novos Achados

Once reconheceram e corroboraram ainda mais que os métodos atuais de medição do VO2máx (ou seja convencionais de exercício incremental) fornecem, de facto, valores submaximais, que seriam as implicações dos novos verdadeiros valores de VO2máx encontrados (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012) sobre o corpo de conhecimento existente relacionado com esta área? Na nossa opinião, uma parte considerável do conhecimento científico seria ligeiramente afectada, devido à existência de erro sistemático. Por exemplo, estudos que visam verificar o efeito de intervenções específicas sobre o VO2máx já têm subestimações de VO2máx agregadas aos seus resultados. Como os valores pré e pós intervenção são medidos pelo mesmo protocolo, os efeitos da intervenção sobre os valores de VO2máx seriam ainda corretamente medidos, apesar da subestimação do valor real do VO2máx. Em contraste, estudos baseados em percentagens de VO2máx, como a zona de treino aeróbico para aptidão cardiorrespiratória, por exemplo, que habitualmente varia em torno de 50 e 85% do VO2máx, teriam a sua gama de intervalos deslocada para a direita. Da mesma forma, seria necessário rever as equações indiretas para estimar o VO2máx, pois elas fazem uso de valores de referência de VO2máx que são, de acordo com os novos achados (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012), submaximais. Entretanto, conhecendo a subestimação da magnitude do VO2máx pelos protocolos incrementais convencionais, as equações matemáticas seriam capazes de fornecer correções a posteriori, reduzindo/corrigindo tais imprecisões.

Contrariamente ao impacto relativamente menor descrito acima, os achados de maior VO2máx do que os comumente encontrados durante os testes incrementais convencionais conflitam com os modelos teóricos propostos para explicar seus mecanismos limitantes/regulatórios (Ekblom, 2009; Noakes e Marino, 2009). Se os valores de VO2máx encontrados até agora durante os testes incrementais convencionais são limitados pela capacidade máxima do coração de fornecer O2 aos músculos (Ekblom, 2009), como se pode explicar tal aumento (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012)? Nós identificamos duas possibilidades. O modelo teórico ainda pode estar correcto, ou seja, o VO2máx está de facto limitado pela capacidade máxima do coração, no entanto, os valores de VO2máx encontrados durante os testes incrementais convencionais não são verdadeiramente máximos, e os protocolos alternativos seriam capazes de o aumentar. Em oposição, o modelo pode estar errado ao afirmar que o VO2máx é principalmente limitado pela capacidade cardíaca, e outro mecanismo pode existir para explicar sua limitação/regulação. O outro modelo teórico (Noakes e Marino, 2009), por sua vez, também entra em conflito com os achados. Se o cérebro regula o número de unidades motoras recrutadas durante o exercício para evitar falhas catastróficas nos sistemas corporais, regulando assim o VO2máx alcançável, por que o cérebro permitiria aos indivíduos, durante esses dois novos protocolos (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012), alcançar valores de VO2máx maiores que durante os testes incrementais convencionais? O cérebro, baseado em feedback aferente de vários sistemas, não regularia o número de unidades motoras recrutadas de forma semelhante, independentemente do protocolo de exercício realizado?

Uma possível explicação para os recentes achados pode ser encontrada voltando à proposta de Jones e Killian (2000), que revisaram evidências para mostrar que, ao invés de limitações baseadas na capacidade dos mecanismos de fornecimento de oxigênio, limitações cardiorrespiratórias e de exercício são baseadas em sintomas. Esses autores, considerando as percepções periféricas e centrais dos dados de esforço, levantaram a importância de considerar esses sintomas como fatores limitantes na mensuração do desempenho do exercício e do VO2máx (Jones e Killian, 2000). Um modelo teórico recente enfatiza ainda mais a importância primordial do esforço na regulação e tolerância ao desempenho do exercício de resistência (Marcora e Staiano, 2010; Smirmaul et al., 2013). Os maiores valores de VO2máx obtidos (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012) podem ter sido associados a respostas perceptivas alteradas devido às diferenças nos protocolos utilizados. Entretanto, essa possibilidade permanece especulativa.

Conclusão

As propostas de diferentes protocolos de exercício que resultam em maiores valores de VO2máx do que o comumente encontrado durante os testes de exercício incremental convencional devem interessar à comunidade de fisiologia do exercício e do esporte. Ao mesmo tempo em que tais achados impactam ligeiramente uma parte considerável do conhecimento, eles desafiam, por exemplo, os modelos teóricos para explicar a limitação/regulação do VO2máx. Ainda assim, eles também desafiam o conceito de que o VO2máx ocorre na carga máxima de trabalho. Embora trabalhos recentes tenham mostrado que é possível manter um platô convencional de VO2máx até 15 minutos diminuindo a carga de trabalho dos indivíduos, ou seja, durante o trabalho submaximal (Petot et al., 2012; Billat et al., 2013), desconhece-se se o mesmo é possível para os valores superiores de VO2máx encontrados (Beltrami et al., 2012; Mauger e Sculthorpe, 2012). A sugestão de que os valores de VO2máx são dependentes da tarefa, e que o teste de exercício incremental convencional não produz verdadeiros valores máximos é atrativa. Contudo, compreender como estes novos protocolos de exercício produzem valores de VO2máx mais elevados, as influências dos diferentes protocolos nas respostas perceptuais e na medição do VO2máx, determinando todas as suas implicações e aplicações, e os mecanismos específicos limitadores/reguladores subjacentes ao VO2máx, são novos horizontes que os cientistas do desporto e do exercício podem explorar.