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Arquivos Brasileiros de Cardiologia

Arq. Bras. Cardiol.

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Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC

São Paulo, SP, Brazil

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00008

S0066-782X2007001600008

S0066-782X(07)08900408

10.1590/S0066-782X2007001600008

Artigo de Revisão

Efeitos hemodinâmicos e vasculares do treinamento resistido: implicações na doença cardiovascular

Umpierre

Daniel

Stein

Ricardo

Porto Alegre

Rio Grande do Sul

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Hospital de Clínicas de Porto Alegre Laboratório de Fisiopatologia do Exercício Brazil

10 2007

89 4 256 262 10 05 2007 24 03 2007 10 05 2007

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

O treinamento resistido tem sido proposto como possível estratégia para prevenção e reabilitação cardiovascular, e nesse contexto esta revisão descreve os efeitos cardiovasculares mediados por esse tipo de intervenção. O incremento tanto na força muscular quanto na capacidade para realização de tarefas do dia-a-dia são benefícios bem caracterizados ante esse tipo de treinamento. Mais recentemente, estudos que utilizaram a avaliação hemodinâmica verificaram estabilidade cardiovascular em pacientes com doença coronariana ou insuficiência cardíaca durante a realização de exercício resistido, sem aparentes prejuízos na função ventricular ou aumento exacerbado na pressão arterial ao exercício. Adicionalmente, a pressão arterial em repouso também parece ser influenciada pelo treinamento resistido crônico, apresentando leve redução tanto para a pressão arterial sistólica (PAS) quanto para a pressão arterial diastólica (PAD). A mensuração dos níveis pressóricos após uma única sessão de exercício resistido demonstra ocorrência da hipotensão pós-exercício em indivíduos normais e hipertensos; contudo, há controvérsias quanto à intensidade de esforço necessária para indução desse efeito. Recentemente, estudos de intervenção têm investigado o exercício resistido sob o prisma vascular, avaliando a complacência arterial, assim como a função endotelial. Apesar dos poucos experimentos disponíveis, evidências têm demonstrado uma potencial influência do treinamento resistido sobre a redução da complacência arterial. Por sua vez, o fluxo sangüíneo periférico apresenta-se aumentado após o treinamento resistido, ao passo que a função endotelial parece melhorada especialmente após o treinamento combinado. Pesquisas adicionais são necessárias para análise da eficácia dessa intervenção sobre desfechos validados, e para aprofundamento de mecanismos fisiológicos responsáveis pelas adaptações vasculares.

Exercício aptidão física avaliação hemodinâmica doenças cardiovasculares

18 04 2008

ARTIGO DE REVISÃO

Efeitos hemodinâmicos e vasculares do treinamento resistido: implicações na doença cardiovascular

Daniel Umpierre; Ricardo Stein

Laboratório de Fisiopatologia do Exercício, Hospital de Clínicas de Porto Alegre - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS - Brasil

Correspondência

RESUMO

Palavras-chave: Exercício/psicologia, aptidão física/psicologia; avaliação hemodinâmica, doenças cardiovasculares.

Introdução

Desde meados da década de 1960, as respostas cardiovasculares ao exercício predominantemente de força têm sido discutidas^1,2. Até o início dos anos 1990, o treinamento resistido (também chamado de "treinamento de força, com pesos, contra-resistência" ou "musculação") não era contemplado em diretrizes internacionais. No entanto, nos últimos anos, essa modalidade passou a ser considerada como uma possível estratégia para prevenção primária e secundária de diferentes cardiopatias^3,4. Além disso, diversas pesquisas têm sugerido que o exercício resistido, quando prescrito e supervisionado de forma apropriada, apresenta efeitos favoráveis em diferentes aspectos da saúde (força muscular, capacidade funcional, bem-estar psicossocial, além de impacto positivo sobre fatores de risco cardiovasculares)⁵.

Foi principalmente a partir de adaptações neuromusculares e em efeitos como aumento de força e resistência muscular que foi baseado o racional que dá suporte à aplicação do treinamento resistido em programas de exercícios para pacientes cardiopatas^4,6. Dentre as diversas adaptações promovidas por esse tipo de treinamento podem-se citar o aumento na capacidade de realizar atividades de vida diária⁷, o incremento na tolerância ao exercício aeróbico submáximo^8,9, a supressão da queda de força relacionada à idade¹⁰ e a atenuação das respostas cardiovasculares ao esforço¹¹. Mesmo que ainda exista carência de grandes ensaios clínicos que tenham avaliado a eficácia desse tipo de treinamento aplicado de forma exclusiva sobre desfechos clínicos validados, dados observacionais indicam diminuição no risco coronariano em praticantes do exercício de força.

Na coorte do Health Professionals Follow-up Study¹², a prática semanal de 30 minutos ou mais de treinamento resistido esteve associado à diminuição de 23% no risco para ocorrência de infarto agudo do miocárdio não-fatal e/ou doença cardiovascular fatal (RR 0,77; IC 95%, 0,61-0,98; p=0,03). Análise multivariada ajustada para fatores como idade, consumo de álcool, tabaco, histórico familiar, perfil alimentar e prática de outras atividades físicas foi utilizada para diminuir a chance de erro sistemático.

Nos dias de hoje, emergem evidências adicionais acerca do exercício resistido na saúde e na doença cardiovascular (DCV), as quais possibilitam maior entendimento de efeitos já conhecidos, ao mesmo tempo que reforçam as perspectivas de utilização do treinamento resistido na prevenção secundária. Nesse contexto, discute-se nesta revisão a influência desse tipo de exercício sobre aspectos importantes na DCV ou no seu desenvolvimento, abordando evidências recentes e/ou ainda pouco exploradas em outras revisões.

Estabilidade hemodinâmica durante o exercício resistido

Conforme a intensidade do esforço realizado, as respostas hemodinâmicas durante o exercício resistido podem se assemelhar àquelas ocorridas em contrações dinâmicas ou isométricas (estáticas). Portanto, em esforços realizados com cargas leves verificam-se aumento da freqüência cardíaca (FC), pressão arterial sistólica (PAS), volume sistólico e débito cardíaco (DC), ao passo que, quando da utilização de cargas altas, observa-se também aumento na pressão arterial diastólica (PAD)¹³. Durante o exercício resistido, maiores valores de FC e PA são obtidos nas últimas repetições de séries realizadas até a fadiga¹⁴, as quais têm sido contra-indicadas como prescrição no trabalho de força com hipertensos. Além disso, dentre outros fatores que influenciam o comportamento pressórico, observam-se respostas aumentadas quanto maior for a massa muscular envolvida no exercício¹⁵. Em fisiculturistas, MacDougall e cols. observaram aumentos pressóricos extremos (»320/250 mmHg), quando esses indivíduos foram expostos a cargas entre 80% e 100%¹⁶. Por sua vez, o nível de condicionamento físico em força parece apresentar relação inversa com as magnitudes das respostas de PA e FC ao exercício¹⁴.

Em cardiopatas com disfunção ventricular esquerda, durante a realização de testes de força e séries em diferentes intensidades, verificou-se aumento de novas anormalidades segmentares da parede do ventrículo esquerdo, as quais ocorreram em maior proporção durante a série final após protocolo de intensidades crescentes (três séries com cargas progressivas)¹⁷. Entretanto, as magnitudes desses achados foram pequenas e, mesmo que possam refletir algum grau de isquemia durante o esforço, elas não sugerem redução do desempenho cardíaco. Ainda, em 6.653 indivíduos sem DCV que realizaram testes de força – em dinamômetro isocinético e por meio do teste com execução de 1-repetição máxima em exercícios como supino e leg press – não ocorreram eventos cardiovasculares fatais ou não-fatais¹⁸.

Mais recentemente, estudos com variadas técnicas de avaliação aprofundaram o conhecimento da função cardiovascular durante o exercício resistido. Meyer e cols.¹⁹ avaliaram por cateterismo direito dois grupos de pacientes: a) IC com disfunção ventricular, e b) doença arterial coronariana estável com função ventricular preservada. Os autores encontraram aumento no índice cardíaco e no volume sistólico durante a execução de leg press em diferentes intensidades de esforço. Na intensidade de 60% da contração voluntária máxima, o índice de trabalho sistólico se manteve estável, indicando mudanças semelhantes na pressão arterial média (PAM) e na pressão diastólica da artéria pulmonar, o que sugere balanço entre pré e pós-carga.

Um aspecto interessante desse estudo denota que, durante o exercício com intensidade de 60% da carga máxima, a variação no comportamento pressórico (mensurado de forma invasiva) foi de pequena magnitude (fig. 1). Resultados similares ocorreram em outro estudo que arrolou pacientes com insuficiência cardíaca (IC) grave, os quais não apresentaram instabilidade hemodinâmica durante exercício resistido de membros superiores e inferiores. Nesses indivíduos com IC classe III e IV (FE: 25±2%, VO_2pico: 12,4±0,7ml.kg^-1.min^-1) ocorreu discreta diminuição do volume sistólico em exercício de membros inferiores, e manutenção no exercício com membros superiores (em relação aos valores de repouso), enquanto o valor do DC esteve mantido em ambos os movimentos.

Os mecanismos que propiciam a manutenção da função ventricular nos indivíduos saudáveis, cardiopatas isquêmicos, e também em pacientes em diferentes classes de IC ainda não estão completamente elucidados. A despeito dessa incógnita, cabe salientar que, embora alguns estudos tenham demonstrado aumento no inotropismo, parece ser a resposta cronotrópica a principal responsável pela manutenção do DC^19-21.

O comportamento típico de aumento da resistência vascular sistêmica promovido pela contração isométrica pura²², muitas vezes, não é desejado para indivíduos cardiopatas. Entretanto, ao contrário do que ocorre na contração isométrica, a resistência vascular dos cardiopatas parece não se elevar durante a realização das séries de exercício resistido (fig. 2)^19-21,23. Esse efeito é possivelmente proporcionado pelo componente dinâmico, o qual também está presente nas contrações desse tipo de exercício.

Exercício resistido e pressão arterial

O exercício físico regular auxilia no controle da pressão arterial (PA) em curto e longo prazos e, em vista disso, é indicado como intervenção adjunta no manejo da hipertensão arterial²⁴. Para uma discussão mais ampla sobre os efeitos do exercício na PA, é válido ressaltar que essa pode ser influenciada não só pelas adaptações decorrentes do treinamento físico crônico (adaptações crônicas), mas também pela influência de uma única sessão de exercício (efeitos sub-agudos ou pós-exercício).

Treinamento resistido: efeitos crônicos

Evidências mais recentes vão de encontro ao antigo dogma de que o treinamento resistido poderia elevar a PA de repouso. Esse raciocínio foi originado a partir da idéia de que os maiores aumentos pressóricos associados ao exercício resistido (por seu maior componente isométrico) acarretariam a elevação crônica da PA.

Duas metanálises robustas demonstraram efeitos benéficos do treinamento resistido sobre a PAS e PAD de repouso. Ambas analisaram estudos com as seguintes características: 1) ensaios randomizados com grupo-controle sem exercício; 2) treinamento resistido como única intervenção; 3) sujeitos normotensos ou hipertensos previamente sedentários; e 4) duração mínima de quatro semanas. Kelley e Kelley²⁵ examinaram 11 estudos, com um total de 320 sujeitos (182 em exercício, e 138 controles), encontrando redução da PAS (-3±3 mmHg; Intervalo de confiança 95%: -4 a -1 mmHg) e PAD (-3±2 mmHg; Intervalo de confiança 95%: -4 a -1 mmHg), o que representou queda aproximada de 2% e 4%, respectivamente.

Posteriormente, a metanálise publicada por Cornelissen e Fagard²⁶, composta por 12 estudos e 341 participantes, também foi nessa direção, evidenciando redução dos valores de PAS (-3,2 mmHg; p=0,10) e PAD (-3,5 mmHg; p<0,01) para os indivíduos que foram expostos ao treinamento resistido. Quando análises de subgrupos foram efetuadas também não se observaram diferenças relacionadas às intensidades de exercício, bem como quanto à utilização do treinamento resistido convencional ou em circuito. No treinamento convencional executam-se todas as séries de determinado movimento antes de iniciar o exercício seguinte e, normalmente, têm-se maiores cargas e tempo de intervalo do que no treinamento em circuito.

Por sua vez, nesse outro modo de treino a atividade é mais contínua e com menores tempos de intervalo, visto que a execução é de uma única série em cada estação, passando ao próximo exercício imediatamente, e repetindo o circuito mais vezes se necessário. Ainda que o treinamento resistido, de forma semelhante ao treinamento aeróbico²⁷, proporcione apenas reduções discretas nos valores de PA, em termos populacionais isso pode ter impacto em uma menor incidência de doença coronariana e acidente vascular cerebral²⁸.

Hipotensão após o exercício resistido

O exercício físico pode promover a queda sustentada dos níveis pressóricos no pós-esforço. Esse efeito clássico é denominado hipotensão pós-exercício (HPE), o qual está bem demonstrado em relação ao exercício aeróbico²⁹, e tem sido estudado também diante do exercício de força, tanto na avaliação ambulatorial de 24 horas, pela monitorização ambulatorial da pressão arterial (MAPA), quanto em avaliações durante o período de recuperação (até aproximadamente 90 minutos após o exercício). Bermudes e cols.³⁰ não verificaram diferenças na PAS e na PAD de 24 horas após uma sessão controle sem exercício e após uma sessão de exercícios resistidos em circuito. No entanto, durante o período de sono, houve queda significativa da PA após a sessão de exercício resistido em comparação à condição controle. Da mesma forma, em indivíduos jovens e com diferentes tipos de condicionamento – sedentários, treinados em força, e treinados em resistência –, PAS, PAD e PAM também não estiveram diferentes após uma sessão de exercício ou sessão controle³¹. Muito recentemente, ao estudarem 20 mulheres hipertensas em uso de inibidor da enzima conversora de angiotensina (captopril), Melo e cols.³¹ constataram redução pressórica importante (PAS:-12±3 mmHg, PAD:-6±2 mmHg) no período de recuperação até 120 minutos após uma sessão de exercício resistido de baixa intensidade. Adicionalmente, os valores observados pela MAPA permaneceram significativamente mais baixos até 10 horas após o exercício (durante o período de vigília), o que não ocorreu após a sessão controle³².

Conforme ilustrado na figura 3, no exercício resistido a HPE é mais marcada durante o período de recuperação (»90 minutos após a sessão), e tende a voltar aos níveis basais nas horas subseqüentes. Mesmo que esse efeito tenha sido constatado em indivíduos normotensos e hipertensos^31-34, controvérsias ainda existem, especialmente aquelas relacionadas à intensidade do exercício. Alguns autores documentaram redução da PAS após sessões com utilização de cargas elevadas^35,36; porém, em outros estudos, protocolos com altas intensidades não foram eficazes em promover quedas pressóricas significativas^37-39.

Recentemente, Rezk e cols. demonstraram que sessões a 40% e 80% da carga máxima foram seguidas de redução da PAS no período de recuperação (-6±1 mmHg e -8±1 mmHg, p<0,05, respectivamente), enquanto a PAD esteve reduzida somente após a sessão de menor intensidade (40% da carga máxima). De acordo com os autores, a hipotensão gerada por ambos os protocolos foi mediada pelo menor DC, sendo observadas apenas modestas elevações, tanto na resistência vascular sistêmica quanto na FC pós-esforço³⁵. A partir dos dados supracitados entende-se que o exercício resistido realizado de forma crônica ou aguda não parece oferecer riscos quanto ao aumento da PA, cabendo salientar aliás que tal intervenção pode auxiliar no controle pressórico a longo prazo.

Influência do treinamento resistido na complacência arterial: a evidência emergente

A capacidade de distensão das artérias em respostas às diferenças de pressão intravascular (complacência arterial) possibilita a redução de flutuações pressóricas na circulação central, e contribui ao adequado direcionamento de fluxo. Em idosos sedentários observa-se elevação da rigidez arterial (grandeza oposta à complacência arterial), a qual também está aumentada em condições patológicas como aterosclerose, resistência a insulina e diabete melito⁴⁰. Outro fator de risco independente para o aumento da rigidez arterial é a obesidade⁴¹. Além disso, a rigidez aórtica é preditora de mortalidade cardiovascular e por todas as causas em pacientes hipertensos⁴². Em vista disso, alguns experimentos têm avaliado a complacência e rigidez arterial ante a intervenção pelo exercício físico, uma vez que esse tem impacto salutar sobre diversos dos fatores de risco associados com rigidez arterial.

Estudos observacionais e de intervenção demonstraram que o exercício aeróbico regular parece atenuar o enrijecimento arterial associado à idade, e contribuir para o aumento de complacência arterial após treinamento físico sistemático^43-46. Assim, nos últimos anos, o interesse em investigar possíveis benefícios do exercício resistido sobre a distensibilidade vascular cresceu, porém as evidências não têm confirmado essa hipótese. Estudos transversais observaram menor complacência arterial em adultos de diferentes faixas etárias treinados em força quando comparados aos seus pares sedentários^47,48. Em mulheres jovens, Cortez-Cooper e cols. verificaram que 11 semanas de treinamento resistido de alta intensidade promoveram elevação da rigidez arterial central (aumento no índice de amplificação da pressão sistólica na artéria carótida e na velocidade da onda de pulso aórtico)⁴⁹.

Por sua vez, Miyachi e cols. randomizaram homens jovens em grupos controle e intervenção, conduzindo um estudo com duração de oito meses: treinamento resistido de alta intensidade (80% da carga máxima) durante quatro meses, seguido por um período de destreinamento (sem exercício) nos quatro meses subseqüentes. Ao final do período de treinamento constataram-se complacência reduzida (p<0,01), índice de rigidez arterial aumentado (p<0,01) e correlações significativas entre as alterações na complacência da carótida e os índices de massa (r = -0,56, p<0,001) e de hipertrofia ventricular esquerda (r = -0,68, p<0,001). Após o destreinamento, as variáveis modificadas com o exercício retornaram aos valores basais (pré-estudo)⁵⁰.

Em contrapartida, outro estudo que também arrolou homens jovens, os quais foram expostos a três meses de treinamento com sessões de volume e intensidade levemente menores, não demonstrou alterações no enrijecimento arterial e nas dimensões cardíacas⁵¹. Outra publicação muito recente, que utilizou treinamento resistido de intensidade moderada (50% da carga máxima, quatro meses de treinamento) demonstrou diminuição na complacência arterial (p<0,01) e aumento no índice de rigidez arterial (p<0,01), alterações que desapareceram após quatro meses subseqüentes sem treinamento. Entretanto, para o grupo que realizou treinamento combinado (treino resistido a 80% da carga máxima acrescido de 30 minutos de exercício aeróbico ao final da sessão) não houve enrijecimento arterial; ao contrário, esse tipo de treinamento tendeu a aumentar a complacência⁵².

A partir desses achados é importante mencionar que ainda não são conhecidos os mecanismos que explicam o enrijecimento arterial temporário observado na maioria dos estudos após o treinamento resistido exclusivo. A hipótese vigente parece ir na direção de alterações do conteúdo estrutural das artérias (elastina e colágeno).

Se consideradas de forma isolada, as informações descritas aqui podem sugerir potenciais malefícios do treinamento resistido, porém esses efeitos não parecem suplantar as demais adaptações promovidas pelo treinamento resistido. Portanto, tais observações não devem servir como uma contra-indicação a esse. Por exemplo, um relato muito recente indicou que indivíduos idosos, os quais têm maior rigidez arterial, não demonstraram enrijecimento arterial, além de terem apresentado redução da PA central, após 20 semanas de treinamento resistido⁵³. Por fim, ainda que em homens jovens o exercício resistido pareça ocasionar diminuição da complacência, esse efeito parece ser perfeitamente neutralizado pelo exercício aeróbico.

Treinamento resistido e implicações na função vascular e fluxo sangüíneo basal

A perda ou atenuação da vasodilatação fisiológica mediada pelo endotélio – disfunção endotelial – é um evento precoce no processo aterosclerótico, e está associado a diversos fatores de risco em adultos ou crianças^54,55. Na presença de IC (isquêmica ou não-isquêmica) a disfunção endotelial está associada ao aumento da mortalidade⁵⁶. Por sua vez, algumas evidências têm estabelecido melhora da função endotelial e aumento do fluxo sangüíneo em pacientes com IC após treinamento aeróbico^57,58. Essa adaptação vascular parece também ocorrer após programas de exercícios resistidos associados a estímulos aeróbicos. Maiorana e cols.⁵⁹ verificaram aumento da vasodilatação dependente e independente do endotélio em pacientes com IC (FE: 26±3%, VO₂pico: 19,5±1,2ml.kg^-1.min^-1) após um treinamento combinado de oito semanas⁵⁹. Em cardiopatas isquêmicos, o treinamento combinado predominantemente de membros inferiores aumentou a vasodilatação mediada pelo fluxo na artéria braquial, indicando adaptação endotelial sistêmica proporcionada pelo exercício⁶⁰, ao passo que a resposta independente do endotélio não foi alterada.

No que se referem ao treinamento resistido exclusivo, várias evidências explicitam, em especial, efeitos sobre o aumento do fluxo sangüíneo basal. Inicialmente, um estudo piloto demonstrou que, após 11 semanas de treinamento em circuito, pacientes com IC classes II e III (FE: 26±6 %) obtiveram aumento do fluxo sangüíneo em repouso (p<0,01), porém sem alterações nas respostas de vasodilatação (resposta endotelial)⁶¹. No entanto, outro estudo evidenciou resultados como aumento de fluxo sangüíneo basal, além de melhora na função endotelial⁶². Neste ensaio clínico randomizado e controlado, os pacientes com IC que realizaram três meses de treinamento resistido em intensidade moderada, apresentaram aumento do fluxo sangüíneo, tanto em repouso quanto em resposta a estímulos de exercício ou isquemia (maior hiperemia após oclusão, indicando aumento da vasodilatação mediada pelo endotélio).

O treinamento resistido também parece elevar o fluxo sangüíneo basal de indivíduos saudáveis. Em homens jovens saudáveis que realizaram três meses de treinamento resistido, foi observado aumento do fluxo sangüíneo em repouso, bem como evidências de remodelamento arterial, achados esses constatados a partir do aumento do diâmetro da artéria braquial. Entretanto, esta amostra não apresentou mudanças na função endotelial braquial. A explicação para esses achados pode estar relacionada ao fato de os participantes terem função vascular normal no início do estudo, o que não propiciaria maior adaptação ao longo dos três meses de treinamento⁶³.

Por sua vez, no envelhecimento, o fluxo sangüíneo e a condutância vascular decrescem, o que pode contribuir para redução na perfusão muscular e na capacidade funcional⁶⁴. Enquanto o exercício aeróbico parece não atenuar a diminuição de fluxo ocorrida no envelhecimento, um estudo transversal sugeriu que homens treinados em força não apresentam diminuição de fluxo sangüíneo periférica relacionado à idade^65,66. A partir disso, dados de um recente estudo prospectivo indicaram a aparente eficácia do treinamento resistido sobre a manutenção do fluxo sangüíneo periférico em indivíduos de idades avançadas⁶⁷. Nesse trabalho, idosos e adultos de meia-idade randomizados ao treinamento resistido com duração de 13 semanas apresentaram aumento do fluxo sangüíneo e da condutância vascular na artéria femoral.

Em suma, as informações disponíveis na literatura indicam que o treinamento resistido, realizado de forma exclusiva ou em combinação aos exercícios aeróbicos, pode melhorar a função endotelial. Além disso, as evidências também apontam para um importante efeito do exercício resistido sobre o aumento de fluxo sangüíneo periférico, o que pode contribuir para minimizar a limitação funcional presente no envelhecimento ou em diferentes condições patológicas.

Considerações finais

O exercício resistido tem se inserido progressivamente em programas de prevenção e reabilitação cardiovascular. As perspectivas de possíveis estudos com avaliações de desfechos relevantes validados podem reforçar as informações já consistentes que atualmente permitem prescrições seguras para prática desse tipo de exercício por diferentes populações.

A proposta desta revisão foi atualizar as evidências que concernem às respostas cardiovasculares ao exercício resistido crônico e agudo. As informações encontradas na literatura demonstram estabilidade hemodinâmica durante o exercício, e potenciais efeitos que auxiliam para o controle pressórico. Além disso, esta revisão apresenta importantes particularidades da adaptação da distensibilidade arterial, da função vascular e do fluxo sangüíneo periférico frente ao treinamento resistido.

Por fim, o corpo de evidências disponível sobre a aplicabilidade e segurança do treinamento resistido em cardiopatas vai ao encontro daquilo que já está estabelecido em relação à indicação do exercício aeróbico.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

O artigo é parte de tese de mestrado de Daniel Umpierre, pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, Laboratório de Fisiopatologia do Exercício - LasiEx, Serviço de Cardiologia.

Correspondência:

Ricardo Stein

Rua João Caetano, 20/402 – Três Figueiras

90460-270 - Porto Alegre, RS - Brasil

E-mail:

kuqui2@terra.com.br /

rstein@cardiol.br

Artigo recebido em 24/03/07; revisado recebido em 10/05/07; aceito em 10/05/07.

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Hemodynamic responses during leg press exercise in patients with chronic congestive heart failure

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Comparison of hemodynamic responses to cycling and resistance exercise in congestive heart failure secondary to ischemic cardiomyopathy

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Isometric exercise in patients with chronic advanced heart failure: hemodynamic and neurohumoral evaluation

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The hemodynamic effects of isotonic exercise using hand-held weights in patients with heart failure

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The Seventh Report of the Joint National Committee on Prevention, Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Pressure: the JNC 7 report

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Chobarian

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Primary prevention of hypertension: clinical and public health advisory from The National High Blood Pressure Education Program

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Postexercise hypotension induced by low-intensity resistance exercise in hypertensive women receiving captopril

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Melo

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Hypotension following mild bouts of resistance exercise and submaximal dynamic exercise

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Subacute behaviour of the blood pressure after power training in controlled hypertensive individuals

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Post-resistance exercise hypotension, hemodynamics, and heart rate variability: influence of exercise intensity

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Effects of resistance training intensity, volume, and session format on the postexercise hypotensive response

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State anxiety and ambulatory blood pressure following resistance exercise in females

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Obesity is associated with increased arterial stiffness from adolescence until old age

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Aortic stiffness is an independent predictor of all-cause and cardiovascular mortality in hypertensive patients

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Unfavorable effects of resistance training on central arterial compliance: a randomized intervention study

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Moderate-intensity resistance exercise training in patients with chronic heart failure improves strength, endurance, heart rate variability, and forearm blood flow

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Limb blood flow and vascular conductance are reduced with age in healthy humans: relation to elevations in sympathetic nerve activity and declines in oxygen demand

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Age-related decreases in basal limb blood flow in humans: time course, determinants and habitual exercise effects

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Lack of age-related decreases in basal whole leg blood flow in resistance-trained men

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Resistance training increases basal limb blood flow and vascular conductance in aging humans

J Appl Physiol. 2006 1351 5 5 101

Anton

Cortez-Cooper

DeVan

Neidre

Cook

Tanaka

Review Update

Hemodynamic and vascular effects of resistance training: implications for cardiovascular disease

Resistance training has been proposed as a possible strategy for cardiovascular prevention and rehabilitation, and in this context, this review describes the cardiovascular effects mediated by this type of intervention. Increments in both muscular strength and capacity to perform daily tasks are well-characterized benefits of this type of training. More recently, studies using hemodynamic evaluation have shown cardiovascular stability in patients with coronary disease or heart failure during the performance of resistance exercise, with no apparent detriment to ventricular function or exacerbated increase in exercise blood pressure. Additionally, resting blood pressure also seems to be influenced by chronic resistance training, with a slight reduction in both systolic blood pressure (SBP) and diastolic blood pressure (DBP). The measurement of pressure levels after a single resistance exercise session shows the occurrence of post-exercise hypotension in normal and hypertensive individuals; however, there is controversy as to the intensity of the effort necessary to induce this effect. Recently, intervention studies have investigated resistance exercise effects on vascular variables as arterial compliance and endothelial function. Despite the small number of experiments available, evidence has shown a potential influence of resistance training on the reduction of arterial compliance. On the other hand, peripheral blood flow is increased after resistance training, whereas the endothelial function seems to be improved especially after combined aerobic and resistance training. Additional research is necessary for an analysis of the efficacy of this intervention on validated outcomes, and for a greater understanding of the physiological mechanisms responsible for vascular adaptations.

Exercise physical fitness hemodynamic evaluation cardiovascular diseases

REVIEW ARTICLE

Hemodynamic and vascular effects of resistance training: implications for cardiovascular disease

Daniel Umpierre; Ricardo Stein

Laboratório de Fisiopatologia do Exercício, Hospital de Clínicas de Porto Alegre - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS - Brazil

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SUMMARY

Key words: Exercise/psychology; physical fitness/psychology; hemodynamic evaluation; cardiovascular diseases.

Introduction

Since the mid 1960s, cardiovascular responses to predominantly strength-based exercise have been discussed^1,2. Until the early 1990s, resistance training (also called strength training) was not included in international guidelines. However, over the last years, this modality has come to be considered as a possible strategy for primary and secondary prevention of different heart diseases^3,4. Furthermore, several research projects have suggested that resistance exercise, when appropriately prescribed and supervised, has favorable effects on different aspects of health (muscular strength, functional capacity, psychosocial well-being, besides the positive impact on cardiovascular risk factors)⁵.

Neuromuscular adaptations and effects such as an increase in muscular strength and resistance have been the primary basis for the rationale that supports the application of resistance training in exercise programs for heart patients^4,6. Among the different adaptations promoted for this type of training are the increased capacity to carry out daily activities⁷, an increment in tolerance to submaximal aerobic exercise^8,9, a suppression of age-related strength decline¹⁰, and an attenuation of cardiovascular responses to effort¹¹. Even in the absence of large clinical studies evaluating the efficacy of this type of training applied exclusively on validated clinical outcomes, observation data indicate a reduced coronary risk for resistance exercise practioners.

In the Health Professionals Follow-up Study cohort¹², weekly participation in 30 minutes or more of resistance training was associated with a 23% decrease in risk of a non-fatal acute myocardial infarct and/or fatal cardiovascular disease (RR 0.77; 95% CI, 0.61-0.98; p=0.03). Multivariate analysis was used, adjusted for factors such as age, alcohol consumption, smoking, family history, food profile, and engagement in other physical activities to decrease the chance of systematic error.

Currently, there is further evidence as to resistance exercise in health and in cardiovascular disease (CVD) which allows a better understanding of known effects and reinforces the perspective of using resistance training in secondary prevention. In this review we discuss the influence of this type of exercise on important aspects of CVD or its development, covering evidence that is recent and/or yet unexplored in other reviews.

Hemodynamic stability during resistance exercise

According to the intensity of the effort put forth, hemodynamic responses during resistance exercise can be similar to those that occur in dynamic or isometric (static) contractions. Therefore, in efforts with low loads, there is an increase in heart rate (HR), systolic blood pressure (SBP), systolic volume, and cardiac output (CO), whereas with high loads, there is also an increase in diastolic blood pressure (DBP)¹³. During resistance exercise, greater HR e BP values are obtained in the last repetitions of the series performed to exhaustion¹⁴, and this training design has been contraindicated for hypertensive patients. Additionally, among other factors that influence blood pressure response, the greater the muscle mass involved in the exercise, the greater the response¹⁵. MacDougall et al observed extreme pressure rises (»320/250 mmHg) in body-builders when these individuals were exposed to loads between 80% and 100%¹⁶. On the other hand, the level of physical strength conditioning seems to maintain an inverse relationship with the magnitude of the BP and HR responses to exercise¹⁴.

In cardiac patients with left ventricular dysfunction, during strength tests and in series with different intensities, an increase in new segment abnormalities of the left ventricular wall was observed which occurred in greater proportions during the final series after a protocol of growing intensities (three series with progressive loads)¹⁷. However, these were small-magnitude findings and even if they can reflect some degree of ischemia during effort, they do not suggest a reduction in cardiac performance. Indeed, in 6,653 individuals without CVD who performed strength tests – on isokinetic dynamometer as well as in 1-maximum repetition test in exercises as bench press and leg press – there were no fatal or non-fatal cardiovascular events¹⁸.

More recently, studies with different evaluation techniques have broadened our knowledge of cardiovascular function during resistance exercise. Meyer et al¹⁹ used direct catheterization of two groups of patients: a) HF with ventricular dysfunction, and b) stable coronary artery disease with preserved ventricular function. The authors identified an increase in the cardiac index and in the systolic volume during the leg press at different effort intensities. At the 60% intensity of maximum voluntary contraction, the systolic work index remained stable, indicating similar changes in the mean blood pressure (MBP) and in the diastolic pressure of the pulmonary artery, suggesting a balance between pre- and post-load.

One interesting aspect of this study is that during exercise with 60% of the maximum load, the variation in blood pressure levels (measured invasively) was of a small magnitude (Figure 1). Similar results occurred in another study that enrolled patients with severe heart failure (HF) who did not present hemodynamic instability during resistance exercises of the upper and lower limbs. In this individuals with HF class III and IV (EF: 25±2%, VO_2peak: 12.4±0.7ml.kg^-1.min^-1), there was a slight decrease in the stroke volume with lower limb exercises, and maintenance of the stroke volume during upper limb exercises (relative to resting values), while the value of the CO was unchanged during both exercises.

The mechanisms that afford maintenance of ventricular function in healthy individuals, in ischemic cardiomyopathy patients, and in patients from different HF classes are not fully elucidated. Even so, it is important to note that, although some studies have demonstrated an increase in inotropism, the chronotropic response seems to be the main factor responsible for maintaining the CO^19-21.

The typical behavior of increased systemic vascular resistance caused by pure isometric contraction²² many times is not desirable for cardiac patients. Nonetheless, contrary to what happens in isometric contractions, vascular resistance in cardiac patients is not elevated during the performance of a resistance exercise series (Figure 2)^19-21,23. This effect is possibly brought about by the dynamic component which is also present in the contractions of this type of exercise.

Resistance exercise and blood pressure

Regular physical exercise helps in the short-term and long-term control of blood pressure (BP) and is therefore indicated as coadjuvant intervention in managing hypertension²⁴. For a wider discussion of the effects of exercise on BP, it is important to note that this may be influenced not only by adaptations resulting from chronic physical training (chronic adaptations), but also by the effects of a single exercise session (subacute or post-exercise effects).

Resistance training: Chronic effects

More recent evidence does not support the ancient dogma that resistance training could elevate resting BP. This reasoning originated from the idea that greater pressure gains associated with resistance exercise (due to the greater isometric component) would lead to a chronic elevation of the BP.

Two robust meta-analyses demonstrated beneficial effects of resistance training on resting SAP and DAP. Both reviews included studies with the following characteristics: 1) randomized studies using a control group without exercise; 2) resistance training as a single intervention; 3) previously sedentary normotensive or hypertensive individuals; and 4) a minimum duration of four weeks. Kelley and Kelley²⁵ examined 11 studies, with a total of 320 subjects (182 with exercise and 138 controls), and found a reduction in SAP (-3±3 mmHg; 95% Confidence Interval: -4 to -1 mmHg) and DAP (-3±2 mmHg; 95% Confidence Interval: -4 to -1 mmHg), which represented an approximate drop of 2% and 4%, respectively.

Posteriorly, a meta-analysis published by Cornelissen and Fagard²⁶, composed by 12 studies and 341 participants, showed the same tendency with reductions in SAP (-3.2 mmHg; p=0.10) and DAP (-3.5 mmHg; p<0.01) for the individuals exposed to resistance training. When the analyses of subgroups were carried out, again there were no differences related to the intensity of exercise, as well as when conventional or circuit resistance training was used. In conventional training, all sets of a certain movement are executed before initiating the following exercise, and there are normally higher loads and longer intervals than in circuit training.

On the other hand, in this other training mode, activity is more continuous and intervals are shorter since only one series is executed at each station, with immediate progression to the next station, and the circuit is repeated more times if necessary. Even if resistance training, similar to aerobic training²⁷, provides merely mild changes in the BP values, in terms of the population, this can have an impact in terms of a lower incidence of coronary disease and strokes²⁸.

Hypotension after resistance exercise

Physical exercise can promote a sustained drop in post-exercise blood pressure levels. Called post-exercise hypotension (PEH), this classic effect has been well demonstrated with aerobic exercise²⁹ and has been studied in strength training both in ambulatory 24-hour evaluations (ABPM) and assessments made during the period of recovery (up to approximately 90 minutes after exercise). Bermudes et al³⁰ did not observe differences in 24-hour SAP and DAP values after one control session without exercise, and after one session of circuit resistance exercises. However, during the sleep period, there was a significant drop in BP after the resistance exercise session in comparison with the period after the control condition. Likewise, in young individuals with different levels of physical conditioning – sedentary, resistance-trained, and endurance-trained. SAP, DAP, and MAP were not different after one session of exercise or one control session³¹. Very recently, when studying 20 hypertensive women who use an angiotensin-converting enzyme inhibitor (captopril), Melo et al³¹ noted a significant reduction in blood pressure (SAP:-12±3 mmHg, DAP:-6±2 mmHg) during the recovery period up to 120 minutes after a low-intensity resistance exercise session. Additionally, the values observed by ABPM remained significantly lower for up to 10 hours after exercise (during the awake period), which did not occur after the control session³².

According to what is illustrated in Figure 3, in resistance exercise, PEH is more accentuated during recovery (»90 minutes after the session), and tends to return to basal levels in the subsequent hours. Even though this effect was verified in normotensive and hypertensive individuals^31-34, controversy still exists, especially related to the intensity of the exercise. Some authors have documented a reduction in SAP after sessions using high loads^35,36; in other studies, however, high-intensity protocols were not effective in promoting significant pressure reductions^37-39.

Recently, Rezk et al³⁵ demonstrated that sessions at 40% and 80% of the maximum load were followed by a reduction in SAP during the recovery (-6±1 mmHg and -8±1 mmHg, p<0.05, respectively), while the DAP was reduced only after the lowest intensity session (40% of the maximum load). According to the authors, the hypotension generated by both protocols was mediated by the lower CO, and only modest elevations were noted in both systemic vascular resistance and post-exercise HR³⁵. Based on the abovementioned data, it is clear that resistance exercise performed chronically or acutely does not seem to offer risks as to an increase in BP, and this intervention may facilitate long-term pressure control.

Influence of resistance training in arterial compliance: emerging evidence

The distension capacity of arteries in response to differences in intravascular pressure (arterial compliance) enables the reduction of pressure fluctuations in the central circulation and contributes towards an adequate direction of flow. In sedentary elderly individuals, increased arterial stiffness is noted (the quality opposite of arterial compliance), which is also increased in pathological conditions such as atherosclerosis, insulin resistance, and diabetes mellitus⁴⁰. Another independent risk factor for increased arterial stiffness is obesity⁴¹. Moreover, aortic stiffness is a predictor of cardiovascular mortality and all-cause mortality in hypertensive patients⁴². Since regular exercise has a healthy impact on several risk factors associated with arterial stiffness, some studies have tested this intervention to possible changes in the distensibility parameters.

Observational and interventional studies have shown that regular aerobic exercise seems to attenuate age-related arterial stiffening and contribute to an increase in arterial compliance after systematic physical training^43-46. Thus, over the last years, interest in investigating possible benefits of resistance exercise on vascular distensibility has grown, but evidence has not yet confirmed this hypothesis. Cross-sectional studies have noted less arterial compliance in adults from different age groups who are resistance-trained when compared to their sedentary peers^47,48. In young women, Cortez-Cooper et al verified that 11 weeks of high-intensity resistance training led to an elevation of central arterial stiffness (an increase in the augmentation index of systolic in the carotid artery and in the aortic pulse wave velocity)⁴⁹.

In as elegant study design with duration of 8 months, Miyachi et al randomized young men in control and intervention groups; high-intensity resistance training (80% of the maximum load) was used for four months, followed by a period of detraining (no exercise) in the four subsequent months. At the end of the training period, reduced compliance (p<0.01) and increased arterial stiffness (p<0.01) were noted, with significant correlations between the changes in carotid compliance and mass indexes (r = -0.56, p<0.001) and left ventricular hypertrophy (r = -0.68, p<0.001). After the detraining, the variables modified by exercise returned to the basal (pre-study) values⁵⁰.

In contrast, another study that also enrolled young men who were exposed to three months of training with slightly lower volume and intensity sessions, showed no changes in arterial stiffening and cardiac dimensions⁵¹. Another very recently published study using moderate-intensity resistance training (50% of the maximum load, four months of training) showed a decrease in arterial compliance (p<0.01) and in increase in the arterial stiffness index (p<0.01), alterations that disappeared after four subsequent months without training. Nevertheless, for the group that performed a combined training (resistance training at 80% of the maximum load plus 30 minutes of aerobic exercise at the end of the session), there was no arterial stiffening; on the contrary, this type of training tended to increase compliance⁵².

Based on these findings, it is important to mention that the mechanisms that explain temporary arterial hardening observed in most studies after the exclusive use of resistance training are not yet known. The currently adopted hypothesis seems to tend towards changes in the structural content of arteries (elastin and collagen).

If considered alone, the information described here could suggest potential ill effects of resistance training, but these effects do not seem to supplant the other adaptations afforded by resistance training. Therefore, these observations should not serve as a contraindication for this type of exercise. For example, a very recent report indicated that elderly individuals, who usually have greater arterial stiffness, did not demonstrate arterial hardening although they did show a reduction in central BP after 20 weeks of resistance training⁵³. Finally, even though in young men resistance exercise may seem to cause a decrease in compliance, this result seems to be perfectly neutralized by aerobic exercise.

Resistance training and its implications for vascular function and basal blood flow

The loss or attenuation of physiological endothelium-mediated vasodilation – endothelial dysfunction – is an early event in the atherosclerotic process and it is associated with several risk factors in adults and children^54,55. In the presence of HF (ischemic or non-ischemic), endothelial dysfunction is associated with increased mortality⁵⁶. On the other hand, some evident findings have helped to establish improved endothelial function and increased blood flow in HF patients after aerobic training^57,58. This vascular adaptation seems to also occur after resistance exercise programs associated with aerobic stimuli. Maiorana et al⁵⁹ noted an increase in dependent and independent endothelial vasodilation in HF patients (EF: 26±3%, VO₂^peak: 19.5±1.2ml.kg^-1.min^-1) after eight weeks of combined training⁵⁹. In cardiac patients with coronary disease, combined training predominantly of the lower limbs increased flow- mediated dilation by the flow in the brachial artery, indicating systemic endothelial adaptation afforded by exercise⁶⁰, whereas the response independent of the endothelium was unchanged.

As to exclusive resistance training, there is evidence that clearly shows its effects primarily on the increase of basal blood flow. Initially, a pilot study showed that after 11 weeks of circuit training, patients with HF class II and III (EF: 26±6 %) obtained an increase in resting blood flow (p<0.01), albeit without changes in vasodilation responses (endothelial response)⁶¹. Nonetheless, another study evidenced results such as an increased basal blood flow besides an improvement in endothelial function⁶². In this randomized controlled clinical study, the HF patients submitted to three months of moderate-intensity resistance training showed an increase in blood flow, both at rest and in response to exercise stimuli or ischemia (greater hyperemia after occlusion, indicating an increase in vasodilation mediated by the endothelium).

Resistance training also seems to elevate the basal blood flow of healthy individuals. In healthy young men who underwent three months of resistance training, an increase in resting blood flow was noted in addition to evidence of arterial remodeling, findings observed from the increased diameter of the brachial artery. However, this sample showed no changes in brachial endothelial function. The explanation for these findings may be related to the fact that participants had normal vascular function at the onset of the study, which would not provide a greater adaptation during the three months of training⁶³.

On the other hand, in aging, blood flow and vascular conductance diminish, and this can contribute to a reduction in muscle perfusion and functional capacity⁶⁴. While aerobic exercise does not seem to attenuate the drop in blood flow that happens with aging, a cross-sectional study suggested that men submitted to strength training did not display a decrease in age-related peripheral blood flow^65,66. Based on this, data from a recent prospective study indicated the apparent efficacy of resistance training on the maintenance of peripheral blood flow in individuals with advanced ages⁶⁷. In this paper, elderly and middle-aged adults randomized to resistance training for 13 weeks showed an increase in blood flow and vascular conductance in the femoral artery.

In summary, information available in medical literature indicates that resistance training, whether carried out exclusively or in combination with aerobic exercises, can improve endothelial function. Additionally, evidence also points to an important effect of resistance exercise on the increase of peripheral blood flow, which can contribute to minimizing the functional limitations present in aging or in different pathological conditions.

Final considerations

Resistance exercise has progressively gained importance in cardiovascular prevention and rehabilitation programs. The perspectives of possible studies with relevant validated outcomes may reinforce the current reliable information that allows safe prescriptions for the practice of this type of exercise by different populations.

The proposal of this review was to update the evidence concerning cardiovascular responses to chronic and acute resistance exercise. The information found in literature demonstrates hemodynamic stability during exercise and potential effects that help in blood pressure control. In addition, this review presents important peculiarities of arterial distensibility adaptation, vascular function, and peripheral blood flow in face of resistance training.

Finally, the body of evidence available on the applicability and safety of resistance training in cardiac patients is consistent with what is already established regarding aerobic exercise.

Potential Conflict of Interest

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

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Daniel Umpierre, from Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Laboratório de Fisiopatologia do Exercício (LasiEx), Serviço de Cardiologia.

References

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Ricardo Stein

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E-mail:

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Manuscript received March 24, 2007; revised manuscript received May 10, 2007; accepted May 10, 2007.