FUNDAMENTO: O exercício de força pode proporcionar significativas respostas cardiovasculares durante sua execução, sendo interessante traçar estratégias para reduzí-las sem comprometer a produção de força. OBJETIVO: Comparar as respostas cardiovasculares agudas de pressão arterial sistólica (PAS), diastólica (PAD), freqüência cardíaca (FC) e duplo-produto (DP) durante a extensão unilateral de joelho (quatro séries de oito repetições máximas) realizada de forma contínua ou fracionada. Ambos os protocolos envolveram 2 minutos (min) de intervalo entre as séries, e no protocolo fracionado foi adicionada uma pausa de 2 segundos (s) entre a 4ª e a 5ª repetições. MÉTODOS: Oito homens saudáveis e treinados em força muscular (26± 6 anos) participaram da coleta de dados, aleatoriamente divididos em dois dias não-consecutivos. As respostas cardiovasculares foram medidas por fotopletismografia (Finapres) em repouso, ao término de cada série e 2 min após a execução de cada protocolo. RESULTADOS: A série fracionada acusou valores significativamente mais elevados que o protocolo de série contínua para: PAS (mmHg) na 2ª (173,1± 5,4 vs 152,0± 4,0; p=0,001), 3ª (188,9± 8,6 vs 162,4± 6,0; p=0,000) e 4ª série (193,1± 8,1 vs 161,6± 5,9; p=0,000); PAD (mmHg) na 3ª (103,8± 4,1 vs 86,1± 3,3; p=0,000) e 4ª série (104,1± 2,7 vs 83,4± 3,3; p=0,000); DP (mmHg.bpm) na 2ª (17.907,5± 1.350,7 vs 14.541,9± 1.848,0; p=0,03), 3ª (19.687,3± 1.444,3 vs 15.612,1± 1.180,3; p=0,008) e 4ª série (21.271,0± 1.794,2 vs 15.992,0± 1.093,4; p=0,001). CONCLUSÃO: O protocolo fracionado proporcionou maior elevação das respostas pressóricas que o protocolo contínuo. No entanto, pelas características do delineamento adotado, são necessários outros estudos para confrontar esses achados.
ARTIGO ORIGINAL
CARDIOLOGIA DO ESPORTE
Série fracionada da extensão de joelho proporciona maiores respostas cardiovasculares que séries contínuas
IUniversidade Estadual de Londrina, Paraná, PR
IIUniversidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ
IIIUniversidade Federal Fluminense, Niterói, RJ
IVUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ
VUniversity of Florida - College of Health and Human Performance, Florida, United States
O exercício de força proporciona aumentos significativos de freqüência cardíaca e pressão arterial, mediante a resposta adrenérgica, metabólica, e pela compressão vascular ocasionada pelo exercício1,2. Vários fatores podem determinar a magnitude da resposta cardiovascular nas situações de produção elevada de força, como velocidade de movimento3, número de séries4, porcentual de carga máxima5, tipo da contração muscular e massa muscular envolvida2,6, número de repetições2, tipos de exercício1, intervalo de recuperação entre as séries7 e estado de treinamento8,9.
Independentemente da demanda cardiovascular relacionada ao exercício de força, essa atividade pode compor a rotina de treinamento de pessoas acometidas por doenças cardíacas e apresentar relativa segurança10. Uma das formas para diminuir o esforço cardiovascular é a combinação submáxima de cargas e repetições5, mas esta poderia comprometer um desenvolvimento significativo da força muscular.
Outra estratégia relaciona-se à interrupção no decorrer da execução de um exercício, em vez de realizá-lo continuamente. Esse procedimento foi aplicado em três estudos11-13 e os resultados indicaram redução nas respostas cardiovasculares. Porém, foram identificadas diferenças metodológicas que poderiam descaracterizar um treinamento para a força, como fracionamento da série caracterizado pela inclusão de outro exercício11; pausa muito longa (15 s) e apreciação apenas da freqüência cardíaca, que é limitada para inferir sobre demanda cardiovascular no exercício de força12 e pausa ocorrendo em cada repetição13.
Acreditamos que um exercício para maximizar a força muscular deve ser realizado com intensidade suficiente para gerar desconforto, e em pessoas treinadas seu término deve ocorrer em momento próximo à fadiga. Isso não ocorreu em nenhum dos três experimentos citados ou a resposta cardiovascular analisada não foi a melhor. Dessa forma, optamos por pausa de 2 s no decorrer de uma série com repetições máximas, considerando que as respostas cardiovasculares devem declinar entre 1-2 s após o término do esforço14. Nossa hipótese foi que 2 s seriam suficientes para ocasionar redução nas respostas cardiovasculares sem comprometer a intensidade.
Assim, o objetivo deste estudo foi comparar pressão arterial sistólica (PAS), diastólica (PAD), freqüência cardíaca (FC) e duplo-produto (DP) durante quatro séries de oito repetições máximas (8RM) na extensão unilateral do joelho com e sem pausa de 2 s.
O tamanho da amostra foi calculado em estudo piloto prévio considerando 0,80 como potência estatística e assumindo uma mínima diferença detectada de 32 mmHg com desvio padrão de 18 mmHg para a PAS em quatro séries do exercício. Oito homens (média± desvio padrão: 26± 6 anos; 173,9± 6,3 cm; 75,4± 11,7 kg) não-atletas, com pelo menos um ano de experiência em treinamento de força, foram voluntários para a participação no estudo. Todos assinaram termo de consentimento livre e esclarecido. A amostra foi orientada a não ingerir cafeína ou álcool 24 horas antes da coleta de dados e manter jejum pós-prandial de três horas no dia de coleta. Foram atribuídos como critérios de exclusão: uso de substância ergogênica ou fármaco de ação cardiovascular; comprometimentos ostemioarticulares; hipertensão arterial diagnosticada.
A
Após o teste de 8RM, os sujeitos visitaram o laboratório em duas ocasiões com intervalo de 48 horas, no horário entre 14h e 16h. De forma aleatória, os sujeitos realizaram em cada dia o protocolo contínuo ou fracionado. Ambos os protocolos envolveram quatro séries de 8RM com 2 min de intervalo entre as séries. A escolha pelo número de séries, repetições e intervalo teve como referência a sugestão do Colégio Americano de Medicina do Esporte15. No protocolo fracionado, foi inserida uma pausa de 2 s entre a 4ª e a 5ª repetições. Durante o período de pausa, os sujeitos permaneceram imóveis no equipamento.
A pressão arterial de repouso foi registrada após 10 min na posição sentada no próprio equipamento, mantendo-se imóvel, calmo e sem conversar. Tanto em repouso quanto em exercício, a pressão arterial foi medida por técnica fotopletismográfica (Finapres™ 2350, Ohmeda, WI, EUA), a qual pode ser considerada como o procedimento não-invasivo mais adequado para a medida de PAS e PAD durante exercícios de força4,16. Foi aplicado um cuff no dedo médio da mão esquerda para detectar a distensão da artéria digital. Para evitar possíveis interferências da gravidade sobre o local da medida17, a mão esquerda foi posicionada próxima ao coração por meio de um suporte, e os sujeitos foram instruídos a não realizar nenhum tipo de contração ou movimento envolvendo dedos, punho, cotovelo e ombro esquerdo. Todas as variáveis cardiovasculares relacionadas ao esforço foram anotadas imediatamente após o término de cada série (finalização do movimento) e 2 min após a finalização do exercício. Para auxiliar na familiarização da amostra com a posição adequada de realização do exercício, a pressão arterial foi aferida durante os testes de 8RM. Foram observados elevados coeficientes de correlações intraclasses nos dois últimos dias de testes de 8RM tanto em repouso [FC=0,93 (p=0,000); PAS=0,92 (p=0,000); PAD=0,84 (p=0,000)] quanto em exercício [FC=0,89 (p=0,001); PAS=0,91(p=0,000); PAD=0,82 (p=0,001)]. O mesmo equipamento de medida da pressão arterial forneceu os valores de FC. O DP foi calculado através da equação DP = PAS x FC.
Para a análise dos dados, foram utilizados de forma descritiva média e erro padrão da média para expressar os resultados. O tratamento inferencial foi realizado pelo teste t de Student para amostras dependentes a fim de comparar os valores cardiovasculares em repouso nos dois dias de coleta. A ANOVA de duas entradas (protocolo utilizado e número de medidas – repouso, séries, pós-esforço) com medidas repetidas no segundo fator foi utilizada para comparação das respostas cardiovasculares antes, durante e após o exercício, seguida do teste post-hoc de Bonferroni para detectar as diferenças significativas (p<0,05). Os dados foram analisados no programa Statistica® (versão 6.0, Statsoft, OK, EUA).
Ambos os protocolos mostraram que os valores de PAS, PAD, FC e DP em todas as séries do exercício foram significativamente (p<0,05) mais elevados que o repouso (
Comparando os valores encontrados em ambos os protocolos, os valores de repouso e recuperação não se mostraram diferentes. No entanto, em esforço, o protocolo de série fracionada acusou valores significativamente mais elevados que o protocolo de série contínua para PAS na 2ª (173,1± 5,4 vs 152,0± 4,0 mmHg; p=0,001), 3ª (188,9± 8,6 vs 162,4± 6,0 mmHg; p=0,000) e 4ª série (193,1± 8,1 vs 161,6± 5,9 mmHg; p=0,000). A diferença entre os protocolos manteve-se estatisticamente elevada no protocolo de série fracionada na PAD na 3ª (103,8± 4,1 vs 86,1± 3,3 mmHg; p=0,000) e 4ª série (104,1± 2,7 vs 83,4± 3,3 mmHg; p=0,000). A FC foi a única variável que não apresentou diferenças entre os protocolos. O DP, como é calculado a partir da FC e PAS, sofreu influência desta e apresentou valores mais elevados no protocolo de séries fracionadas em relação ao de série contínua na 2ª (17.907,5± 1.350,7 vs 14.541,9± 1.848,0 mmHg.bpm; p=0,03), 3ª (19.687,3± 1.444,3 vs 15.612,1± 1.180,3 mmHg.bpm; p=0,008) e 4ª série (21.271,0± 1.794,2 vs 15.992,0± 1.093,4 mmHg.bpm; p=0,001).
A
A hipótese inicial do presente experimento foi que o protocolo com pausa de 2 s entre as repetições proporcionasse menor demanda cardiovascular que o exercício realizado de forma contínua. Esse fato baseia-se na possibilidade de, em um breve intervalo, ocorrer maior perfusão vascular após um período de restrição ao fluxo sangüíneo proporcionado pelo exercício, além de iniciar resposta barorreflexa compensando o aumento pressórico14. No entanto, a pausa de 2 s ocasionou maior resposta cardiovascular durante o exercício. Uma das possíveis explicações para os resultados encontrados reside na característica do próprio exercício. Utilizamos a extensão unilateral do joelho, que é iniciada pela fase concêntrica do movimento. Essa característica determina um razoável esforço para a mobilização da carga, proporcionado pela ausência do ciclo alongamento-encurtamento, ou seja, o músculo não utiliza a energia elástica decorrente do movimento excêntrico e necessita produzir mais força de contração18,19. Em termos de comportamento cardiovascular, estudos mostram que durante a fase concêntrica as respostas pressóricas tendem a ser maiores que as observadas na fase excêntrica9,20. Partindo dessa premissa, a pausa ocorrida no decorrer da série, mesmo que tenha reduzido as respostas cardiovasculares, pode ter exigido elevado grau de esforço para o reinício do movimento. Dessa forma, tanto o grau de esforço quanto a solicitação de músculos sinergistas podem ter contribuído para o aumento das respostas pressóricas2,5. Essa hipótese é sustentada pelo fato de as respostas cardiovasculares serem influenciadas por estímulo do córtex motor, induzindo a up-regulation das respostas cardiovasculares em relação às unidades motoras recrutadas durante o esforço21.
Independentemente das hipóteses levantadas, convém explicitar possíveis limitações do presente estudo. Os valores de PAS, PAD e FC não foram registrados durante o período de pausa de 2 s no protocolo de série fracionada, pelo fato de o Finapres realizar eventualmente autocalibração, que por breve período impossibilita a leitura dos valores. Isso ocorreu em alguns sujeitos durante a pausa de 2 s, e a amostra não teria condições de retornar para replicar o experimento. Igualmente, não foi utilizada eletromiografia para detectar o grau de solicitação muscular em ambos os protocolos. Também não se pode garantir que a manobra de Valsalva não foi realizada, principalmente no protocolo fracionado.
Considerando, porém, a quantidade reduzida de informações sobre séries fracionadas e exercício de força, a presente investigação pode ser útil no entendimento do comportamento pressórico durante esforços com alta intensidade. Por exemplo, a despeito da diferença ocorrida na última série entre os protocolos para PAS, PAD e DP, os valores medidos 2 min após o exercício não se mostraram estatisticamente diferentes. Dessa forma, independentemente dos valores encontrados, a redução pós-esforço tende a ser igual, provavelmente proporcionada pela maior perfusão vascular e ação barorreflexa14. Durante cada protocolo, foram observados aumentos de todas as variáveis cardiovasculares em relação ao repouso, com tendência de elevação (no protocolo contínuo) e aumento significativo (no protocolo fracionado) das primeiras séries para as últimas na PAS, PAD e DP. Esses aumentos se devem aos mecanismos já citados de ajuste cardiovascular, ou seja, a fadiga acumulada em uma série pode ter sido interveniente no aumento da resposta pressórica. A FC, por sua vez, não apresentou diferenças interprotocolos e pouca diferença intraprotocolos. Uma possível explicação é que a FC é mediada por mecanismos semelhantes ao da pressão arterial21,22, mas seu comportamento depende de aumentos dramáticos na massa muscular23, na duração do esforço24 e na intensidade8, que não foram foco do presente estudo.
Concluindo, a extensão de joelho realizada de forma fracionada pode determinar maiores respostas cardiovasculares que a execução contínua. Não obstante, esses resultados não devem ser definitivos, sendo necessária a realização de novos experimentos utilizando diferentes exercícios e intensidades.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo foi parcialmente financiado por CNPq.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Marcos Doederlein Polito Universidade Estadual de Londrina - Centro de Educação Física e Esporte - Departamento de Educação Física Rodovia Celso Garcia Cid km 380 - Campus Universitário 86051-990 - Londrina - Paraná - Brasil E-mail:
Artigo enviado em 06/09/07, revisado recebido em 20/11/07, aceito em 21/01/08.
BACKGROUND: The strength training can promote significant cardiovascular responses during its performance and it is interesting to devise strategies to reduce them, without compromising the strength production. OBJECTIVE: To compare the acute cardiovascular responses of systolic arterial pressure (SAP), diastolic arterial pressure (DAP), heart rate (HR) and double product (DP) during the unilateral knee extension (four series of 8 maximum repetitions) performed continuously or discontinuously. Both protocols involved a 2-minute interval between the series and the discontinuous protocol had an extra interval of 2 seconds between the 4th and the 5th repetitions. METHODS: Eight healthy men trained in muscular strength (aged 26± 6 years) participated in the data collection and were randomly divided in two non-consecutive days. The cardiovascular responses were measured by photoplethysmography (Finapres, Ohmeda, Louisville, CO, USA) at rest, at the end of each series and 2 minutes after the performance of each protocol. RESULTS: The discontinuous series showed significantly higher values when compared to the protocol of the continuous series for: SAP (mmHg) at the 2nd (173.1± 5.4 vs 152.0± 4.0; p=0.001), 3rd (188.9± 8.6 vs 162.4± 6.0; p=0.000) and 4th series (193.1± 8.1 vs 161.6± 5.9; p=0.000); DAP (mmHg) at the 3rd (103.8± 4.1 vs 86.1± 3.3; p=0.000) and 4th series (104.1± 2.7 vs 83.4± 3.3; p=0.000); DP (mmHg.bpm) at the 2nd (17,907.5± 1,350.7 vs 14,541.9± 1,848.0; p=0.03), 3rd (19,687.3± 1,444.3 vs 15,612.1± 1,180.3; p=0.008) and 4th series (21,271.0± 1,794.2 vs 15,992.0± 1,093.4; p=0.001). CONCLUSION: The discontinuous protocol promoted higher increase in pressure responses when compared to the continuous one. However, due to the characteristics of the study design, further studies are necessary to support these findings.
IUniversidade Estadual de Londrina, Paraná, PR
IIUniversidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ
IIIUniversidade Federal Fluminense, Niterói, RJ
IVUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ
VUniversity of Florida - College of Health and Human Performance, Florida, United States
Mailing address
The strength training can promote significant increases in heart rate and blood pressure through the adrenergic and metabolic responses and the vascular compression caused by the exercise1,2. Several factors can determine the magnitude of the cardiovascular response in situations of elevated strength production, such as velocity of movement3, number of series4, percentage of maximum load5, type of muscular contraction and involved muscular mass2,6, number of repetitions2, types of exercise1, interval of recovery between the series7 and training status8,9.
Regardless of the cardiovascular demand related to the strength training, this activity can be a part of the training routine of people presenting heart diseases with relative safety10. One way to decrease the cardiovascular exertion is the submaximum combination of loads and repetitions5, but it could compromise a significant development of muscular strength.
Another strategy is related to the interruption throughout the performance of an exercise, instead of performing it continuously. This procedure was used in three studies11-13 and the results indicated a decrease in the cardiovascular responses. However, some methodological differences were identified that could discharacterize the strength training program, such as a discontinuous series characterized by the inclusion of another exercise11; a too-long interval (15 seconds) and measurement of heart rate, only, which is limited to infer on the cardiovascular demand during the strength training12 and interval occurring at each repetition13.
We believe that, in order to maximize muscular strength, an exercise must be performed at sufficient intensity to generate discomfort and, in trained persons, its end must occur at a moment near that of fatigue.
That did not occur in any of the three aforementioned experiments or the evaluated cardiovascular response was not the best one. Therefore, we chose an interval of 2 sec during a series with maximum repetitions, considering that the cardiovascular responses must decrease 1-2 sec after the end of the exercise14. Our hypotheses was that 2 sec would be enough to cause the decrease in the cardiovascular responses without compromising intensity.
Therefore, the objective of this study was to compare the systolic arterial pressure (SAP), diastolic arterial pressure (DAP), heart rate (HR) and double product (DP) during four series of eight maximum repetitions (8MR) in the unilateral knee extension with and without the 2-second interval.
The sample size was calculated in a previous pilot study, considering 0.80 as the statistical power and supposing a minimum detected difference of 32 mmHg with a standard deviation (SD) of 18 mmHg for SAP in four series of the exercise. Eight men (mean age± SD: 26± 6 years; mean height:173.9± 6.3 cm; mean weight:75.4± 11.7 kg), non-athletes, with at least one year of experience in strength training were volunteers in the study. All participants signed a free and informed consent form. The sample was advised not to consume caffeine or alcohol 24 hours prior to the data collection and maintain a postprandial fast of 3 hours on the day of data collection.
Exclusion criteria were: use of ergogenic substance or any cardiovascular action drug; osteomyoarticular injuries; diagnosis of arterial hypertension.
After the 8MR test, the subjects visited the laboratory on two different occasions with a 48-hr interval between them, between 2 and 4 PM. The subjects randomly performed either the continuous or the discontinuous protocol on each day. Both protocols involved four series of 8MR with a 2-minute interval between the series. The choice of number of series, repetitions and interval duration used those suggested by the American College of Sports Medicine, as reference15. In the discontinuous protocol, a 2-second interval was inserted between the 4th and 5th repetition. During the interval, the subjects remained immobile on the equipment.
The blood pressure at rest was recorded after 10 minutes in sitting position, at the equipment, maintaining the subject immobile, calm and without talking. Both at rest and during the exercise, the blood pressure was measured by photoplethysmography (Finapres™ 2350, Ohmeda, WI, USA), which can be considered a noninvasive procedure that is more adequate for the measurement of SAP and DAP during strength exercises4,16. A cuff was applied to the middle finger of the left hand to detect the distension of the digital artery. To prevent possible interferences of gravity on the measurement site17, the left hand was positioned close to the heart through a support and the subjects were instructed not to perform any contraction or movement involving the left fingers, wrist, elbow or shoulder. All cardiovascular variables related to physical exercise were recorded immediately after the end of each series (end of the movement) and 2 minutes after the end of the exercise. To help the sample get familiarized with the adequate position when performing the exercise, the blood pressure was measured during the 8MR test. High intraclass correlation coefficients were observed in the last two days of 8MR tests, both at rest [HR=0.93 (p=0.000); SAP=0.92 (p=0.000); DAP=0,84 (p=0.000)] and during exercise [HR=0.89 (p=0.001); SAP=0.91(p=0.000); DAP=0.82 (p=0.001)].
The same equipment that measured arterial pressure was used to record the HR. The DP was calculated through the equation: DP=SAP x HR.
The data were analyzed by the mean descriptive method and mean standard error to express the results. The inferential treatment was carried out by Student’s
Both protocols showed that the values of SAP, DAP, HR and DP in all the series of the exercise were significantly higher (p<0.05) than values at rest (
When comparing the values observed in both protocols, there was no difference between at-rest and recovery values. However, during the exercise, the protocol of the discontinuous series showed significantly higher values when compared to the continuous series for SAP at the 2nd (173.1± 5.4
The initial hypothesis of the present experiment was that the protocol with a 2-second interval between the repetitions would result in less cardiovascular demand than the continuous one. This fact is based on the possibility that, during a brief interval, a higher vascular perfusion occurs after a period of blood flow restriction caused by the exercise, in addition to starting the baroreflex response, compensating the pressure increase14. However, the 2-second interval resulted in a higher cardiovascular response during the exercise. One possible explanation for the results observed in the present study resides in the characteristics of the exercise itself. We used the unilateral knee extension, which is initiated by the concentric phase of the movement. This characteristic requires some effort to move the load, caused by the absence of the stretching-shortening cycle, i.e., the muscle does not use the elastic energy resulting from the eccentric movement and needs to produce a higher force of contraction18,19.
Regarding the cardiovascular behavior, studies have shown that during the concentric phase of the exercise, the pressure responses tend to be higher than those observed during the eccentric phase9,20. Based on that, the interval during the series, even if it decreased the cardiovascular responses, might have required a high degree of physical effort for the re-start of the movement. Therefore, both the degree of effort and the synergist muscle demand might have contributed to the increase in pressure responses2,5. This hypothesis is supported by the fact that the cardiovascular responses are influenced by the motor cortex stimulus, inducing the up-regulation of the cardiovascular responses in relation to the motor units recruited during the exercise21.
Regardless of the hypotheses that were raised, it is necessary to mention the possible limitations of the present study. The values of SAP, DAP and HR were not recorded during the 2-second interval of the discontinuous series protocol, due to the fact that the Finapres equipment eventually carries out the self-calibration, which prevents the reading of values for a short period. This occurred with some subjects during the 2-second interval and the sample would not be able to return in order to replicate the experiment. Additionally, electromyography was not used to detect the degree of muscular demand in both protocols. Moreover, it cannot be guaranteed that the Valsalva maneuver was not performed, especially in the discontinuous protocol.
However, considering the scarce amount of information on discontinuous series and strength exercises, the present investigation can be useful for the understanding of pressure behavior during high-intensity physical effort. For instance, despite the difference observed in the last series between the protocols for SAP, DAP and DP, the values measured 2 minutes after the exercise were not statistically different. Thus, regardless of the values observed, the post-effort decrease tends to be the same, probably caused by the higher vascular perfusion and baroreflex action14.
During each protocol, increases in all cardiovascular variables were observed in relation to at-rest values, with a tendency to elevation (in the continuous protocol) and significant increase (in the discontinuous protocol) from the first series to the last ones in SA, DAP and DP. These increases are due to the aforementioned mechanisms of cardiovascular adjustment, i.e., the accumulated fatigue in one series might have intervened in the pressure response increase. HR, on the other hand, showed no inter-protocol difference and little intra-protocol difference. A possible explanation is that HR is mediated by mechanisms that are similar to those of blood pressure21,22, but its behavior depends on striking increases in muscle mass23, exercise duration24 and intensity8, which were not the focus of the present study.
In conclusion, knee extension series, when performed discontinuously, can result in higher cardiovascular responses when compared to continuous series. However, these results must not be considered definitive and further experiments using different exercises and intensities are necessary.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
This study was partially funded by CNPq.
This study is not associated with any graduation program.