Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC wTpSLxCD655MwXwfBMWNKQw S0066-782X2017000300271 10.5935/abc.20170020 Viewpoint Aerobic Exercise and The Heart: Discussing Doses Araújo Claudio Gil Soares de 1 2 Castro Claudia Lucia Barros de 1 2 Franca João Felipe 1 Silva Christina Grüne de Souza e 2 Clínica de Medicina do Exercício Rio de Janeiro RJ Brazil Clínica de Medicina do Exercício, CLINIMEX, Rio de Janeiro, RJ - Brazil Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro RJ Brazil Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, RJ - Brazil Universidade Federal do Rio de Janeiro Mailing Address: Claudio Gil Soares de Araújo. Rua Siqueira Campos, 93/101, Copacabana. Postal Code: 22031-070, Rio de Janeiro, RJ - Brazil. E-mail: cgaraujo@iis.com.br

Author contributions

Conception and design of the research, Writing of the manuscript and Critical revision of the manuscript for intellectual content: Araújo CGS, Castro CLB, Franca JF, Souza e Silva CG

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 03 2017 108 3 271 275 18 10 2016 01 11 2016 01 11 2016 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Keywords Cardiovascular Diseases Exercise Prevention Running Longevity

The recent and exciting images of the 2016 Olympic and Paralympic Games in Rio will be forever imprinted in our minds. Hundreds of world, Olympic, continental and national records were conquered with a combination of discipline, resilience, competitiveness and overcoming challenges. Overcoming them in every sense - a result of thousands of hours of training that ensure exceptional aerobic performance from athletes with powerful and extremely healthy hearts.

The theme of aerobic exercise and the heart has never been so in evidence. Thus, in the perspective of this Olympic legacy, it is very appropriate to address the relation between aerobic exercise and the heart in the Brazilian Archives of Cardiology. More specifically, it is important to discuss the most suitable posology or dosage of exercise for adults in the context of primary and secondary prevention of cardiovascular diseases. Succinctly, the objective of this viewpoint to discuss and delimit the therapeutic range of the aerobic exercise dose for the heart and make suggestions about how this dose can be individualized according to certain criteria and objectives.

Preliminary considerations

Free animals have been and will always be active, with confinement or sedentary styles considered unnatural. Humankind, as it is known today, was able to set off from central regions and, through its own means of locomotion (exercise) spread across far areas of the planet. Seeking food and water, running from predators, from childhood to old age, have always been linked to exercise. Indeed, a sedentary lifestyle is very recent in the history of humankind.

Before approaching the theme of exercise and the heart, it is important to conceptualize some terms (Chart 1).1,2 Among several terms, it is worth highlighting the difference between physical activity and exercise. While both involve movement and/or muscle contraction with energy expenditure, in exercise there is movement intention (physical activity) in a structured and repetitive manner, with the objective of maintenance or optimization of physical conditioning and/or health and/or body aesthetics.1

Main concepts and terms relevant to the analysis of aerobic dose recommendations for the heart
Physical fitness Ability to perform different forms of activities and physical exercise expected for their age group, gender and physical dimensions, favoring health maintenance, survival, and adequate functionally of individuals in their environment. It can be divided into aerobic and non-aerobic components (strength/muscle power, flexibility, balance, and body composition).
Physical activity any body movement produced by skeletal muscles that results in energy expenditure.
Exercise structured and repetitive physical activity, whose objective is the maintenance or optimization of physical conditioning and/or body aesthetics and/or health.
Sport physical exercise of variable energy demand which involve rules and competitions.
Sedentary lifestyle it is the condition in which there is complete absence of regular physical exercise and frequent physical activity that involves energy expenditure (> 2 to 3 times the rest value), be it of laborious nature, for transportation or leisure.
Exerciser it is the denomination given to the individual who exercises, that is, practices physical exercise.
Athlete those who simultaneously meet the following criteria: a) sports training to improve performance; B) actively participate in sporting competitions; c) formally registered in sporting federations; and d) having training and sporting competitions as their main interest focus or way of life.
VO2 max Maximum aerobic power or maximum oxygen consumption or, simply, aerobic condition reflects the maximum quantity of oxygen that an individual can consume in one minute of an exercise activity that involves large masses or muscle groups; it can be expressed in L.min-1 or, ideally, relativized by body weight and expressed in mL.kg-1.min-1.
Aerobic exercise volume (h/week) it is the number of hours (or fractions of hours) per week of aerobic exercise; it is equivalent to the product (hours/week) of the number of weekly sections by the mean duration of sessions measured in hours.
Exercise intensity it is expressed as the caloric expenditure in relation to the rest value (1 MET); aerobic intensity (METs) is frequently expressed by adjectives - low (light); medium (moderate); high (vigorous) - according to the % of the individuals’ own VO2max. Low intensity is considered up to 30% of VO2max, medium from 30 to 60 or 70% of the VO2max (or anaerobic threshold); and high if it is above this value. In simple terms, it is possible to suppose that aerobic intensity is high when it is not possible to maintain normal conversation and/ or when this intensity cannot be maintained at the same level for a long period of time.
Aerobic exercise dose it is the product of the average intensity of exercise sessions by the respective duration in hours throughout (METs-h/week) the week.

Regarding the pharmacological dose, it can generally be defined by a therapeutic range with objective minimum and maximum limits. For a given individual, it is also possible to characterize an optimal dose with the best benefit/harm ratio. In the relation between aerobic exercise and the heart, it is also possible that there is something similar; however, to better understand this matter, we will use a few extreme examples.

 From one extreme to another

In 1968, the Dallas Bed Rest Study3 analysed the cardiovascular effects of extreme inactivity. Five healthy young individuals were bedridden for 21 days, and at the end of this period, a reduction of 30% was observed in VO2max (maximum oxygen consumption), and it took them 60 days of training to recover pre-admission conditions. This 30% loss was greater then the "physiologic" reduction of aging observed in a re-evaluation done 30 years later.4

In October of 2016, two fantastic aerobic feats were accomplished. In the United States, Pete Kostelnick ran from San Francisco to New York (± 5,000 km), with an average of 110 km/day at different altitudes (http://www.petesfeetaa.com/).5 In England, Ben Smith burned over 2.5 million calories to complete 401 marathons (42.195 km) in 401 days (± 17,000 km) (http://www.the401challenge.co.uk/).6 These two integrate the growing contingent of ultra-runners - > 60,000 Americans in 2013 (https://www.ultrarunning.com/featured/which-state-has-the-most-ultrarunning-finishers-as-percentage-of-population/)7 - that is, those who participate in running competitions (most of which are off-road) over distances longer than marathons and, in general, more than 50 miles (80 km). These ultra-runners compose an advanced and differentiated group when compared to the more than half a million Americans who complete a marathon every year.

These two paragraphs above illustrate the extremes between the "almost zero" physical activity or exercise (bed rest) and running several hours on consecutive days for long periods of time, without even one day of rest. It objectively shows how exercise dosage is, in fact, very wide and more elastic than any cardiovascular drug, and it exemplifies the cardiac tolerance of certain individuals to enormous doses of aerobic exercise.

 Discussing doses: minimum, optimal, and maximum

There is a lot of epidemiological evidence that regular aerobic exercise and high functional capacity and/or aerobic condition (VO2max) are associated to better health and longevity, while with a sedentary lifestyle, the opposite occurs.8 Indeed, the VO2max obtained (ideally through direct measure with the analysis of expired gases) in an incremental and truly maximum exercise test is an excellent health indicator9 and has recently been suggested as a vital sign.10

Even more importantly, VO2max estimates the prognosis for mortality from all causes better than any other biological marker, including glycidic/lipid profile and inflammatory markers. For example, data from Myers et al.11 indicate that, for every 1 more MET in the aerobic condition, there is a reduction of 12% in mortality from all causes; therefore, the difference in risk between two middle-age individuals with 50% and 100% of the predicted VO2max (age and gender) can be up to five times, that is, respectively, something like 1% vs 5% per year. Furthermore, in an recent example from Finland, Laukkanen et al.12 verified that, in healthy 50-year-old men, who increased their aerobic condition (direct measure) in 1 MET after 11 years of follow-up, the risk of mortality decreased by five times, when compared to those who kept their aerobic condition, and in up to 20 times, when compared to those with VO2max reduced by 4 or 5 METs in the same period. Thus, having a VO2max equal to or above the predicted (age/gender) should become a goal in the primary and secondary prevention of cardiovascular diseases.

In the characterization of the exercise dose, it is appropriate to have a unit of measurement. While there are several units proposed in literature, a very convenient one is METs-h/week, which consists of multiplying the number of exercise hours, in a given week, by the mean intensity in METs. Thus, considering that walking fast (6 km/h) and slow running (8 km/h) demand, respectively, 4 and 8 METs, we have that: if the individual completes the dose recommended in most guidelines and walks fast for 30 minutes 5x/week (150 minutes or 2 and a half hours/week) or runs slowly for 25 minutes 3x/week (total of 75 minutes or 1.25 hours/week), the exercise dose will be the same in both examples - 2.5x4 or 1.25x8 - that is, ± 10 METs-h/week.

Two articles from 2015 brought relevant contributions regarding the relation between all-cause mortality and exercise dose, considering, separately, relative volume and intensity of the exercise. Arem et al.13 identified that a maximum reduction in mortality was obtained with a dose of aerobic exercise corresponding to 3 to 5x the minimum dose recommended in the guidelines, that is, something between 20 and 50 METs-h/week (running 2 to 5 hours per week at 10 km/h) and that even a very high dose of 75-100 METs-h/week (8 to 12 hours of running per week) maintained the benefits of mortality reduction. Yet Gebel et al.14 showed that, for a given weekly duration of exercise, benefits were greater when, in at least 30% of the duration, aerobic exercise was of high intensity. In fact, these two important facts can be conflated towards the definition of an optimum dose, and also characterize what could be denominated as extreme exerciser; that is, the one that exceeds 100 METs-h/week for long periods of time, which is still scarcely found in literature. We can then initially propose that the therapeutic range of aerobic exercise dose is between approximately 7.5 to 100 METs-h/week.

In our opinion, the issue of aerobic exercise dose should be individualized according to objectives to be reached. The only known way to increase VO2 max, regardless of the current level, is by incrementing the dose of aerobic exercise. Therefore, if there is a clinical objective of increasing VO2max to reduce future mortality rate, or for the individual's sport goal, we can define the optimum dose as the one capable of offering the desired gains within a pre-established period. On the other hand, if the objective is only to maintain an excellent VO2max (> 120% of the predicted for age and gender), the optimum aerobic exercise dose may be one that is able to ensure the maintenance of this privileged aerobic condition, according to cyclical adjustments recommended by the science of physical training. Chart 2 presents recommendations of aerobic dose and periodicity of re-evaluations, considering a classification founded on the % of the predicted VO2max obtained through assessment and based on the current exercise pattern.

Aerobic exercise dose recommendations for adults based on: predicted %VO<sub>2</sub>max obtained in the evaluation, and current exercise pattern
Predicted %VO2max (adjusted for age and gender) obtained in the evaluation* Current exercise pattern Aerobic dose Recommendation details: practical suggestions** Periodicity ofaerobic re-evaluations***
> 120% regular maintain Evaluate according to clinical or sporting objectives. Elective
irregular adjust Make it regular (minimum of 3x/week); consider varying modality and/or dose per exercise session; intensity can be high, at least occasionally. Biannual
100 to 120% regular maintain Evaluate according to clinical and/or sporting objective. Biannual
irregular adjust Make it regular (minimum of 3x/week); increase % of high intensity in the exercise session. Annual
80 to 99% regular increase +1 day/week or > total duration or increase of mean intensity of the exercise session. Annual
irregular increase Make it regular (minimum of 4x/week); increase % high intensity in the exercise session. Annual
none ou almost none start/increase 3-4x/week 20 to 40 min; increase initially duration and then mean intensity; increase mean intensity; stimulate interval training and vary aerobic modalities. Semester
60 to 79% regular increase +2 days/week or >20% total duration and increase of average intensity; mean intensity; stimulate interval training and vary aerobic modalities. Semester
irregular increase Make it regular (minimum of 4x/week); simultaneously increase volume and % high intensity. Semester
none ou almost none start/increase 4 to 6x/week 15 to 45 min; increase initially duration and after reaching 150 min/week also increase mean intensity of exercise session; consider varying aerobic modalities. Semester
< 60% regular increase Make it practically daily or >30% total duration and increase mean intensity stimulate interval training and vary aerobic modalities. Semester
irregular increase Make it regular (minimum de 4x/week); significantly increase volume and % high intensity. Semester
none ou almost none start/increase 4a7x/week 10 to 50 min (possible to make it 2 daily sessions of 10-15 min); increase initially duration, and after reaching 150 min/week also increase mean intensity of exercise session; consider varying aerobic modalities. Quarterly or Semester

preferably performed with maximum exercise test (ideally direct measure); clinical or sporting objectives can determine the need for a re-evaluation at any moment.

if there are clinical or sporting objectives to be reached, the exercise dose should be increased according to the objective to be contemplated; on the other hand, in case of clinical restrictions, it may be convenient to reduce the dose, especially when the exercise is not performed in exercising program sessions with medical supervision.

the suggestion of evaluation periodicity is specific for VO2max; clinical criteria or other objectives can determine different periodicities.

 Exercise exaggeration?

In 1899, Williams & Arnold15 did a thorough medical evaluation of Boston Marathon runners before the competition and one hour after completion (first place time of completion = 2h54m). They concluded that participation in the marathon did not seem to cause significant damage to the cardiovascular system of those young and healthy individuals. After more than 110 years of this rich description, there is a lot of positive evidence of athletes' and exercisers' cardiac health, such as the observation that athletes who participate in longer sporting competitions16 and physically active adults tend to live longer,17 and there is also the fact that deaths are extremely rare in half-marathons and marathons, with a rate under 1/100,000 participants.18 In this context, it is worth mentioning the case of Alexandre Ribeiro, six-time Ultraman champion, who, at 47 years of age, had accumulated 50,000 hours of aerobic training, in a typical dose of 250 METs-h/week. After extensive cardiologic, functional and image evaluation, the only finding worth commenting on was a discreet increase in the left atrium in the MRI.19

On the other hand, there are data from observational studies suggesting that there seems to be an increased risk of developing atrial fibrillation,20 of having coronary artery calcification, and presenting late enhancement or other abnormalities in cardiac imaging exams.21 However, to our best current knowledge, the clinical significance of these "abnormal" findings is still unknown.18 In this context, further studies involving large samples of ultra-runners and/or individuals who have been exercisers for over 40 years may contribute to a better understanding of the real cause-effect relation between exercise dose and benefit or harm and/or unfavorable cardiac outcomes.21 The fact is that it is currently known that very low doses of aerobic exercise bring benefits, while the maximum limit of the therapeutic dose of aerobic exercise is still unknown. That is, from a medical perspective, there is no evidence that founds a hypothesis of exercise exaggeration.22

Contextualizing in terms of public healthcare

Recent global data suggest that around 5 million deaths per year (almost 10% of total non-violent deaths) are caused by sedentary lifestyles. Moreover, it is estimated that annual worldwide costs due to low levels of physical activity/exercise surpass 67 billion dollars.23 In Brazil, government data indicate that tens of millions of Brazilians - almost half the adult population - do not exercise enough. At another extreme, it is estimated that, including athletes and exercisers, much less than 10,000 individuals do intense aerobic training regularly and for periods longer than 10 hours per week or 100 METs-h/week. That is, for every one "extreme" exerciser, there are approximately 5,000 to 10,000 sedentary individuals. It is then clear that the question of a rare and unlikely theoretical excess of exercise for the heart is not a priority in terms of public healthcare.

Therefore, a priority for cardiologists must be the reduction or elimination of the sedentary lifestyle and stimulation of an increase in the exercise dose of the population in general, thus obtaining an improvement in the aerobic condition, and, consequently, a higher life expectancy with the additional bonus of a wide range of beneficial physiological effects. On the other hand, in the case of those rare "extreme" exercisers, we can suggest that they be monitored by qualified professionals when dealing with health and training issues pertinent to this performance profile, while new evidence is gathered on the results of this "extreme" dose of aerobic exercise and its effect on the heart through the future analysis of a cohort made up of 1,200 ultra-runners.24

Sources of Funding

This study was partially funded by CNPq and FAPERJ.

Study Association

This study is not associated with any thesis or dissertation work.

 References 1 Araújo CG. Componentes aeróbico e não-aeróbicos da aptidão física: fatores de risco para mortalidade por todas as causas. Revista Factores Risco. 2015;35(1-3):36-42. Araújo CG Componentes aeróbico e não-aeróbicos da aptidão física: fatores de risco para mortalidade por todas as causas Revista Factores Risco 2015 35 1-3 36 42 2 Araujo CG, Scharhag J. Athlete: a working definition for medical and health sciences research. Scand J Med Sci Sports. 2016;26(1):4-7. Araujo CG Scharhag J Athlete: a working definition for medical and health sciences research Scand J Med Sci Sports 2016 26 1 4 7 3 Saltin B, Blomqvist G, Mitchell JH, Johnson RL Jr, Wildenthal K, Chapman CB. Response to exercise after bed rest and after training. Circulation. 1968;38(5 Suppl):VII1-78. Saltin B Blomqvist G Mitchell JH Johnson RL Jr Wildenthal K Chapman CB Response to exercise after bed rest and after training Circulation 1968 38 5 Suppl VII1 VI78 4 McGuire DK, Levine BD, Williamson JW, Snell PG, Blomqvist CG, Saltin B, et al. A 30-year follow-up of the Dallas Bedrest and Training Study: I. Effect of age on the cardiovascular response to exercise. Circulation. 2001;104(12):1350-7. McGuire DK Levine BD Williamson JW Snell PG Blomqvist CG Saltin B A 30-year follow-up of the Dallas Bedrest and Training Study: I. Effect of age on the cardiovascular response to exercise Circulation 2001 104 12 1350 1357 5 Petes's Feet Across America [internet]. [Access in 2016 Nov 10]. Available from: http://www.petesfeetaa.com/ Petes's Feet Across America internet 2016 Nov 10 Available from: http://www.petesfeetaa.com/ 6 The 401 challenge. [internet]. [Access in 2016 Nov 10]. 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Eijsvogels TM George KP Thompson PD Cardiovascular benefits and risks across the physical activity continuum Curr Opin Cardiol 2016 31 5 566 571 23 Ding D, Lawson KD, Kolbe-Alexander TL, Finkelstein EA, Katzmarzyk PT, van Mechelen W, et al; Physical Activity Series 2 Executive Committee. The economic burden of physical inactivity: a global analysis of major non-communicable diseases. Lancet. 2016;388(10051):1311-24. Ding D Lawson KD Kolbe-Alexander TL Finkelstein EA Katzmarzyk PT van Mechelen W Physical Activity Series 2 Executive Committee The economic burden of physical inactivity: a global analysis of major non-communicable diseases Lancet 2016 388 10051 1311 1324 24 Hoffman MD, Krishnan E. Health and exercise-related medical issues among 1,212 ultramarathon runners: baseline findings from the Ultrarunners Longitudinal TRAcking (ULTRA) Study. PLoS One. 2014;9(1):e83867. Hoffman MD Krishnan E Health and exercise-related medical issues among 1,212 ultramarathon runners: baseline findings from the Ultrarunners Longitudinal TRAcking (ULTRA) Study PLoS One 2014 9 1 e83867 Ponto de Vista Exercício Aeróbico e Coração: Discutindo Doses Araújo Claudio Gil Soares de 1 2 Castro Claudia Lucia Barros de 1 2 Franca João Felipe 1 Silva Christina Grüne de Souza e 2 Clínica de Medicina do Exercício, CLINIMEX, Rio de Janeiro, RJ - Brasil Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, RJ - Brasil Correspondência: Claudio Gil Soares de Araújo. Rua Siqueira Campos, 93/101, Copacabana. CEP 22031-070, Rio de Janeiro, RJ - Brasil. E-mail: cgaraujo@iis.com.br

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa, Redação do manuscrito e Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Araújo CGS, Castro CLB, Franca JF, Souza e Silva CG.

Potencial conflito de interesse

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Palavras-chave Doenças Cardiovasculares Exercício Prevenção Corrida, Longevidade

As recentes empolgantes imagens dos Jogos Olímpicos e Paralímpicos, Rio 2016, ficarão para sempre na mente de cada um de nós. Centenas de recordes mundiais, olímpicos, continentais e nacionais foram conquistados a partir da combinação de disciplina, resiliência, competitividade e superação. Superação em todos os sentidos - fruto de milhares de horas de treinamento, que resultaram em desempenhos aeróbicos excepcionais de atletas com coração poderoso e extremamente saudável.

O tema exercício aeróbico e coração nunca esteve tão em evidência. Sendo assim, na perspectiva de legado olímpico, é muito apropriado abordar a relação entre exercício aeróbico e coração nos Arquivos Brasileiros de Cardiologia. Mais especificamente, é oportuno discutir a posologia ou a dosagem mais adequada de exercício para adultos no contexto da prevenção primária e secundária das doenças cardiovasculares. Sucintamente, esse ponto-de-vista pretende discutir e delimitar a faixa terapêutica da dose de exercício aeróbico para o coração e propor sugestões sobre como a dose pode ser individualizada em função de determinados critérios e objetivos.

Considerações preliminares

Os animais livres sempre foram e serão seres fisicamente ativos, sendo o confinamento ou o sedentarismo condições antinaturais. O homem, tal como é conhecido hoje, foi capaz de partir de regiões centrais e, por seus próprios meios de locomoção (exercício), espalhar-se por longínquas áreas do planeta. Buscar alimento e água e fugir de predadores, da infância até a senilidade, sempre estiveram atrelados ao exercício. De fato, o sedentarismo é muito recente na história da humanidade.

Antes de discutir o tema exercício e coração, é apropriado conceituar alguns termos (quadro 1).1,2 Dentre os vários termos, vale ressaltar a diferença entre atividade física e exercício. Enquanto ambos envolvem movimento e/ou contração muscular com gasto energético, no exercício há intencionalidade de movimento (atividade física) de modo estruturado e repetitivo, objetivando a manutenção ou a otimização do condicionamento físico e/ou da saúde e/ou da estética corporal.1

Principais conceitos e termos relevantes para a análise das recomendações de dose aeróbica para o coração
Aptidão física capacidade de realizar diferentes formas de atividades e exercícios físicos esperados para seu grupo etário, sexo e dimensões físicas, favorecendo a manutenção da saúde, a sobrevivência e a adequada funcionalidade dos indivíduos no meio ambiente em que vivem; pode ser dividida em componentes aeróbico e não aeróbico (força/potência muscular, flexibilidade, equilíbrio e composição corporal).
Atividade física qualquer movimento corporal produzido pelos músculos esqueléticos que resulte em gasto energético.
Exercício físico é a atividade física estruturada e repetitiva, tendo como propósito a manutenção ou a otimização do condicionamento físico e/ou da estética corporal e/ou da saúde.
Esporte são exercícios físicos de demanda energética variável, que envolvem regras e competições.
Sedentarismo é a condição na qual há completa ausência de exercício físico regular e de atividade física frequente, que envolva gasto energético apreciável (>2 a 3 vezes o valor de repouso), seja de natureza laborativa ou para transporte pessoal ou para lazer
Exercitante é a denominação que pode ser dada ao indivíduo que se exercita, isso é, que está fazendo ou que faz exercício físico.
Atleta é aquele que atende simultaneamente os seguintes critérios: a) treinar esportes para melhorar desempenho, b) participar ativamente de competições desportivas, c) estar formalmente registrado em federações desportivas e d) ter o treinamento e a competição desportiva como seu principal foco de interesse ou forma de vida.
VO2 máximo potência aeróbica máxima ou consumo máximo de oxigênio ou, simplesmente, condição aeróbica, reflete a maior quantidade de oxigênio que o indivíduo consegue consumir em um minuto de um exercício que envolva grandes massas ou grupos musculares; pode ser expresso em L.min-1 ou, idealmente, relativizado pelo peso corporal e expresso em mL.kg-1.min-1.
Volume de exercício aeróbico (horas/semana) é o número de horas (ou frações de horas) semanais de exercício aeróbico; equivale ao produto do número de sessões semanais pela duração média das sessões medida em horas.
Intensidade do exercício expressa como gasto calórico do exercício em relação ao valor de repouso (1 MET); intensidade aeróbica (METs) é, frequentemente, expressa por adjetivos - baixa (leve), média (moderada), alta (vigorosa) - em função do % do VO2 máximo do próprio indivíduo. Considera-se intensidade baixa até 30% do VO2 máximo, média de 30 a 60 ou 70 % do VO2 máximo (ou limiar anaeróbico) e alta, acima desse patamar. Em termos simplistas, é possível supor que a intensidade aeróbica é alta quando não é possível manter uma conversação normal, e/ou quando essa intensidade não pode ser mantida no mesmo patamar por um período muito maior de tempo.
Dose aeróbica de exercício (METs-h/semana) é o produto da média da intensidade das sessões de exercícios pela respectiva duração em horas ao longo de uma semana

Em relação à dose farmacológica, pode-se, geralmente, definir uma faixa terapêutica com limites mínimo e máximo objetivos. Para um dado indivíduo, é ainda possível caracterizar uma dose ótima com a melhor relação benefício/malefício. Na relação exercício aeróbico e coração, é também possível que exista algo similar; todavia, para melhor entender essa questão, vamos lançar mão de alguns exemplos extremos.

 Indo de um extremo ao outro

Em 1968, o Dallas Bed Rest Study3 analisou os efeitos cardiovasculares da inatividade extrema. Cinco jovens saudáveis ficaram 21 dias acamados, e ao final desse período observou-se uma redução de 30% no VO2max (consumo máximo de oxigênio), sendo necessários 60 dias de treinamento para recuperar as condições pré-internação. Essa perda de 30% foi maior do que a redução "fisiológica" do envelhecimento observada em uma reavaliação feita 30 anos depois. 4

Em outubro de 2016, duas fantásticas proezas aeróbicas foram realizadas. Nos Estados Unidos, Pete Kostelnick correu de São Francisco a Nova Iorque (±5 mil km), com uma média de 110 km/dia em diferentes altitudes. (http://www.petesfeetaa.com/).5 Na Inglaterra, Ben Smith gastou mais de 2,5 milhões de calorias para completar 401 maratonas (42,195 km) em 401 dias (±17 mil km) (http://www.the401challenge.co.uk/).6 Esses dois integram o crescente contingente de ultra corredores - >60 mil americanos em 2013 (https://www.ultrarunning.com/featured/which-state-has-the-most-ultrarunning-finishers-as-percentage-of-population/)7 -, isto é, aqueles que participam de provas (a maioria delas em terrenos acidentados ou off-road) com distâncias superiores a da maratona e, em geral, acima de 50 milhas (80 km). Esses ultra corredores compõem um grupo avançado e diferenciado, quando comparados ao mais de meio milhão de americanos que completam, a cada ano, uma maratona.

Os dois parágrafos acima ilustram os extremos entre o "quase zero" de atividade física e exercício (repouso no leito) e o correr várias horas em dias consecutivos por períodos longos de tempo, sem um dia sequer de descanso. Isso demonstra, objetivamente, como a dose de exercício é, na realidade, extremamente ampla e muito mais elástica do que a de qualquer fármaco de ação cardiovascular, e exemplifica, também, a tolerância cardíaca de determinados indivíduos a enormes doses de exercício aeróbico.

 Discutindo doses: mínima, ótima e máxima

Há inúmeras evidências epidemiológicas que exercício aeróbico regular e alta capacidade funcional e/ou condição aeróbica (VO2max) são associados a melhor saúde e longevidade, enquanto, com o sedentarismo, ocorre o reverso. 8 De fato, o VO2max obtido (idealmente por medida direta com análise de gases expirados) em um teste de exercício incremental e verdadeiramente máximo é um excelente indicador de saúde 9 e tem sido, recentemente, sugerido como um sinal vital. 10

Ainda mais relevante, o VO2max estima o prognóstico para mortalidade por todas as causas melhor do que qualquer outro marcador biológico, incluindo os perfis glicídico/lipídico e os marcadores inflamatórios. Por exemplo, dados de Myers et al. 11 indicam que, para cada 1 MET a mais na condição aeróbica, há uma redução de 12% na mortalidade por todas as causas, de modo que, a diferença no risco entre dois indivíduos de meia-idade com 50% e 100% do VO2max previsto (idade e sexo) pode chegar a quase cinco vezes, ou seja, respectivamente, algo como 1% versus 5%/ano. Ainda, em um exemplo recente vindo da Finlândia, Laukkanen et al. 12 verificaram que em homens saudáveis de 50 anos de idade, que após 11 anos de seguimento aumentavam a condição aeróbica (medida direta) em 1 MET, o risco de mortalidade diminuía cinco vezes, quando comparado aos que mantinham a condição aeróbica, e em até 20 vezes, quando contrastado com aqueles que tinham o VO2max reduzido em 4 ou 5 METs no mesmo período de tempo. Dessa forma, ter um VO2max igual ou acima do previsto (idade/sexo) deve-se tornar uma meta nas prevenções primária e secundária das doenças cardiovasculares.

Na caracterização da dose de exercício é apropriado ter uma unidade de medida. Enquanto há várias unidades propostas na literatura, uma bastante conveniente é a METs-h/semana, que consiste em multiplicar o número de horas de exercício, em uma dada semana, pela sua intensidade média em METs. Assim, considerando que o caminhar rápido (6 km/h) e que o correr lento (8 km/h) demandam, respectivamente, 4 e 8 METs, temos que: se o indivíduo cumprir a "dose recomendada" na maioria das diretrizes e caminhar rápido por 30 minutos 5x/semana (150 minutos ou 2 horas e meia/semana) ou correr lento por 25 minutos 3x/semana (total de 75 minutos ou 1,25 horas/semana), a dose de exercício será a mesma nos dois exemplos - 2,5x4 ou 1,25x8 -, isto é, ± 10 METs-h/semana.

Dois artigos de 2015 trouxeram contribuições relevantes quanto à relação entre mortalidade por todas as causas e dose de exercício, considerando, separadamente, volume e intensidade relativa do exercício. Arem et al. 13 identificaram que uma máxima redução da mortalidade foi obtida com uma dose de exercício aeróbico correspondente a 3 a 5x a dose mínima preconizada nas diretrizes, ou seja, algo entre 20 a 50 METs-h/semana (correr 2 a 5 horas/semana a 10 km/h) e que até uma dose bem alta de 75-100 METs-h/semana (8 a 12 horas de corrida semanais) mantinha os benefícios de redução de mortalidade. Já Gebel et al. 14 mostraram que, para uma dada duração semanal de exercício, os benefícios eram maiores quando, em pelo menos 30% da duração, o exercício aeróbico era realizado em alta intensidade. Na realidade, essas duas importantes informações podem ser conjugadas em direção à definição de uma dose ótima e também para caracterizar o que se poderia denominar de exercitante extremo, isto é, aquele que excede 100 METs-h/semana por longos períodos de tempo, sobre o qual a literatura ainda é escassa. Sendo assim, pode-se propor, em princípio, que a faixa terapêutica da dose de exercício aeróbico situa-se entre algo como 7,5 a 100 METs-h/semana.

A nosso ver, a questão da dose de exercício aeróbico deve ser individualizada em função dos objetivos a serem alcançados. A única forma conhecida de aumentar o VO2max, independentemente do nível atual, é incrementando a dose de exercício aeróbico. Então, se há um objetivo clínico de aumentar o VO2max para reduzir a taxa futura de mortalidade, ou para algum objetivo desportivo do indivíduo, pode-se definir a dose ótima como aquela capaz de proporcionar os ganhos desejados dentro de um período de tempo pré-estabelecido. Por outro lado, se o objetivo for apenas manter um já excelente VO2max (> 120% do previsto para idade e sexo), a dose ótima de exercício aeróbico poderá ser aquela capaz de assegurar a manutenção dessa condição aeróbica privilegiada, atendendo aos ajustes cíclicos preconizados pela ciência do treinamento físico. O quadro 2 apresenta recomendações de dose aeróbica e de periodicidade de reavaliações, considerando uma classificação fundamentada em % VO2max previsto obtido na avaliação e no padrão atual de exercício.

Recomendações da dose aeróbica de exercício para adultos baseadas em: % do VO<sub>2</sub> máximo previsto obtido na avaliação e padrão atual de exercício
%VO2 máximo previsto (ajustado para idade e sexo) obtido na avaliação * Padrão atual de exercício Dose aeróbica Detalhamento das recomendações: sugestões práticas** Periodicidade das reavaliaçõesaeróbicas***
> 120% regular manter Avaliar de acordo com objetivos clínicos e/ou desportivos Eletiva
irregular ajustar Tornar regular (mínimo de 3x/semana); considerar variar modalidades e/ou dose por sessão de exercício; intensidade deve ser alta, pelo menos eventualmente. Bianual
100 a 120% regular manter Avaliar de acordo com objetivos clínicos e/ou desportivos. Bianual
irregular ajustar Tornar regular (mínimo de 3x/semana); aumentar % alta intensidade na sessão de exercício. Anual
80 a 99% regular aumentar +1 dia/semana ou >20% duração total, ou aumentar intensidade média da sessão de exercício. Anual
irregular aumentar Tornar regular (mínimo de 4x/semana); aumentar % alta intensidade na sessão de exercício. Anual
nenhum ou quase nenhum iniciar/aumentar 3-4x/semana 20 a 40 min; aumentar inicial/ duração e depois intensidade média; aumentar intensidade média; estimular treinamento intervalado e variar modalidades aeróbicas. Semestral
60 a 79% regular aumentar +2 dias/semana ou >20% duração total e aumentar intensidade média; aumentar intensidade média; estimular treinamento intervalado e variar modalidades aeróbicas. Semestral
irregular aumentar Tornar regular (mínimo de 4x/semana); aumentar simultaneamente volume e % alta intensidade. Semestral
nenhum ou quase nenhum iniciar/aumentar 4 a 6x/semana 15 a 45 min; aumentar inicial/ duração e após alcançar 150 min/semana aumentar também a intensidade média da sessão de exercício; considerar variar modalidades aeróbicas. Semestral
< 60% regular aumentar Tornar praticamente diário ou >30% duração total e aumentar intensidade média; estimular treinamento intervalado e variar modalidades aeróbicas. Semestral
irregular aumentar Tornar regular (mínimo de 4x/semana); aumentar significativamente volume e % alta intensidade. Semestral
nenhum ou quase nenhum iniciar/aumentar 4a7x/semana 10 a 50 min (possível fazer 2 sessões diárias de 10-15 min); aumentar inicial/ duração, e após alcançar 150 min/semana aumentar, também, a intensidade média da sessão de exercício; considerar variar modalidades aeróbicas. Trimestral ou Semestral

preferencialmente realizada com teste de exercício máximo (idealmente medida direta); razões clínicas ou desportivas podem determinar necessidade de reavaliação a qualquer momento.

se há objetivos clínicos ou desportivos ainda a serem alcançados, a dose de exercício deverá ser aumentada consoante com o objetivo a ser contemplado; por outro lado, em caso de restrições clínicas, pode ser conveniente reduzir a dose, especialmente quando o exercício não vier a ser realizado em sessões de programas de exercício com supervisão médica.

a sugestão de periodicidade das avaliações é específica para VO2 máximo; critérios clínicos ou outros objetivos podem determinar periodicidades distintas.

 Exagerando no exercício?

Em 1899, Williams & Arnold 15 fizeram uma detalhada avaliação médica pré e na hora seguinte à chegada de concluintes da maratona de Boston (tempo do vencedor = 2h54min), tendo concluído que a participação na maratona não parece ter acarretado danos importantes ao sistema cardiovascular desses jovens saudáveis. Após mais de 110 anos dessa rica descrição, acumularam-se muitas evidências positivas da saúde cardíaca de atletas e exercitantes como, por exemplo, a observação de que atletas que participam de provas desportivas mais longas 16 e adultos fisicamente ativos tendem a ser mais longevos, 17 assim como, a informação de que óbitos são muito raros em meias-maratonas e maratonas, com taxa inferior a 1/100 mil participantes. 18 Nesse contexto, é interessante comentar o caso de Alexandre Ribeiro, que venceu seis vezes o Ultraman e acumulava, aos 47 anos de idade, 50 mil horas de treinamento aeróbico, em uma dose típica de 250 METs-h/semana. Após extensa avaliação cardiológica, funcional e com imagens, o único achado a comentar foi um discreto aumento do volume do átrio esquerdo pela ressonância magnética. 19

Por outro lado, alguns dados de estudos observacionais sugerem que parece haver um aumento da probabilidade de desenvolver fibrilação atrial, 20 de aumentar a calcificação de artérias coronárias e de apresentar realce tardio ou outras anormalidades em exames de imagem cardíaca. 21 Contudo, ao melhor do conhecimento atual, o significado clínico desses achados "anormais" de imagens ainda é desconhecido. 21 Nesse contexto, futuros estudos envolvendo grandes amostras de ultra corredores e/ou exercitantes por mais de 40 anos poderão contribuir para uma melhor compreensão da real relação causa-efeito entre dose aeróbica de exercício e benefícios ou malefícios e/ou desfechos cardíacos desfavoráveis. O fato é que, no estado atual da arte, sabe-se com certeza que doses bem baixas de exercício aeróbico já resultam benefícios, enquanto se desconhece o limite superior da dose terapêutica de exercício aeróbico. Isto é, do ponto de vista médico, não há evidências que fundamentem uma hipótese de exagero no exercício. 22

Contextualizando em termos de saúde pública

Dados mundiais recentes sinalizam que cerca de cinco milhões de mortes anuais (quase 10% do total de óbitos não violentos) são devidas ao sedentarismo. Em adendo, estima-se que os prejuízos anuais em todo o mundo com relação aos níveis baixos de atividade física/exercício superam os 67 bilhões de dólares. 23 No Brasil, dados governamentais sugerem que dezenas de milhões de brasileiros - quase a metade da população adulta - não se exercitam o suficiente. No outro extremo, empiricamente, pode-se estimar que, incluindo atletas e exercitantes, bem menos de dez mil indivíduos fazem treinos aeróbicos intensos, regulares e por períodos prolongados por mais de 10 horas semanais ou 100 METs-h/semana. Ou seja, para cada um exercitante "extremo" há aproximadamente 5 a 10 mil sedentários. Fica assim óbvio, que a questão de um raro e improvável excesso teórico de exercício para o coração não é prioridade em termos de saúde pública.

Então, a prioridade para o cardiologista deve ser reduzir ou zerar o sedentarismo e estimular o aumento da dose de exercício da população em geral conseguindo, assim, uma melhoria da condição aeróbica e, consequentemente, uma maior expectativa de vida, tendo ainda os bônus adicionais de uma ampla gama de efeitos fisiológicos benéficos. Por outro lado, no caso daqueles raros exercitantes "extremos", pode-se sugerir que devam ser acompanhados por profissionais qualificados em lidar com as questões de saúde e de treinamento próprias desse perfil de desempenho, enquanto são obtidas novas evidências e serão conhecidos os resultados dessa dose "extrema" de exercício aeróbico sobre o coração pela análise futura da coorte de 1200 ultra corredores. 24

Fontes de financiamento

O presente estudo foi parcialmente financiado pelo CNPq e FAPERJ.

Vinculação acadêmica

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.