ijcsInternational Journal of Cardiovascular SciencesInt. J. Cardiovasc. Sci.2359-48022359-5647Sociedade Brasileira de CardiologiafM5jm6mQ6wsxyb955mmjcRbS2359-5647201800040032010.5935/2359-4802.20180041EditorialsIs Cardiorespiratory Optimal Point Measured During the Maximal Cardiopulmonary Exercise Test a Relevant Indicator of Sports Performance?LaukkanenJari A.University of Eastern FinlandInstitute of Public Health and Clinical NutritionKuopioFinlandInstitute of Public Health and Clinical Nutrition - University of Eastern Finland, Kuopio - FinlandUniversity of JyväskyläFaculty of Sport and Health SciencesJyväskyläFinlandFaculty of Sport and Health Sciences, University of Jyväskylä, Jyväskylä - FinlandCentral Finland Health Care DistrictDepartment of MedicineJyväskyläFinlandCentral Finland Health Care District, Department of Medicine, Jyväskylä - FinlandMailing Address: Jari A. Laukkanen Seminaarinkatu 15. PO Box 35. FI-40014. University of Jyväskylä, Jyväskylä - Finland. E-mail: jari.a.laukkanen@jyu.fiJul-Aug2018314320322This 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:ExerciseRespiratory Function TestsAthletesCardiorespiratory FitnessAthletic Performance
Cardiorespiratory fitness (CRF) is considered the gold standard for assessing aerobic performance among athletes and normal population and has recently been named as a clinical vital sign, being an essential indicator of cardiovascular and pulmonary function.1 Cardiorespiratory fitness is associated with lower risk of non-fatal and fatal cardiovascular disease (CVD) events, with studies demonstrating a consistent, inverse association between CRF and mortality even after adjustment for the traditional risk factor burden.2 Additionally, both maximal oxygen consumption (VO2max) and VO2 at ventilatory threshold (VT) have been associated with a reduced risk of adverse health outcomes.1,3-5 A literature-based meta-analysis of 33 observational cohort studies has better delineated the relationship of CRF with CVD and all-cause mortality outcomes.2 However, VO2max and VT are often used to evaluate athletes’ performance and to monitor their training responses. During the cardiopulmonary exercise test (CPX), many variables could be used to assess specific training responses to the cardiovascular, respiratory and musculoskeletal systems based on the analysis of submaximal and maximal responses to a progressively incremental exercise.
Modern CPX systems allow for the analysis of gas exchange at rest, during mild, moderate and maximal exercise levels, and during recovery and yield measures of VO2, carbon dioxide output (VCO2), and ventilation (VE).6 These advanced computerized systems provide both simple and complex analyses of these data that are easy to retrieve and store, which makes CPX widely available. Oxygen uptake at VT, often referred to as the anaerobic threshold, is a variable assessed at submaximal level of CPX.6 For majority of healthy individuals, the anaerobic threshold lies at exercise intensities between 50% and 75% of VO2max, while in trained endurance athletes, it can reach intensities as high as 80% of VO2max.6
Observing the oxygen ventilatory equivalents (the ratio between VE in l/min and VO2 in l/min, VE/VO2) in a given minute during CPX, it is possible to identify a U-shaped pattern with a clear minimal value. Ramos et al.7 have named this minimal VE/VO2, a dimensionless variable, as cardiorespiratory optimal point (COP) with age- and sex-reference data and suggested that COP reflects circulation-respiration integration and the most economical use of ventilation to obtain oxygen for the active tissues during exercise.
In this context, it is worthwhile to comment that VO2max depends on performing a truly maximal exercise test. Although VT can be assessed at the submaximal level,5 it also requires a more intense exercise level compared to the assessment of COP, and VT measurement may be hindered by the existence of several distinct criteria for its identification and/or characterization, because it cannot be accurately defined in all cases, limiting its use in both clinical practice and sports performance.
Applicability of the COP for the assessment of the athletes’ exercise performance is potentially interesting.8 In addition to the fact that, as a submaximal variable of CPX, the use of COP is particularly interesting for people unable to achieve a maximal CPX because of functional limitations. In the sports scenario, where there are very limited opportunity or intention to have the athletes performing repeated maximal CPX during the competition season, COP could be a much easier and acceptable variable to be measured and followed along the season.8 As previously described by the same research group,9 the COP value increases with age and tends to be slightly higher in women, with associations being modest with other ventilation measures, suggesting an independent and potential contribution in the interpretation of the cardiorespiratory response at the CPX. Indeed, Ramos and Araujo,9 have also showed that COP provides valuable information on the risk of all-cause mortality in middle-aged and older men and women. In healthy subjects with COP < 22, there were no deaths during the six-year follow-up suggesting that the lowest level of COP is an indicator of good prognosis. Over the years, one can consider that there is a worsening in VE and a reduction in VO2max, i.e. variables directly involved in the calculation of the COP. However, it is possible that the decline in pulmonary ventilation is less significant or numerically important than the reduction in VO2, thereby explaining the higher COP values in older individuals.9
The study published in this issue of the Int J Cardiovasc Sci by de Souza e Silva et al.10 is the first one to describe the COP profile in athletes, as it was based on high-level soccer players undergoing CPX on a treadmill following the ramp protocol. They found that COP values did not significantly vary within the athlete’s field position.10 The absence of association with VO2max and VT indicates that COP provides additional information on the top of conventional CPX parameters; however, it remains to be determined if this COP plays a significant role in terms of soccer performance and/or to the monitoring of the training responses along the competitive season. Notwithstanding, the information provided by this novel study10 is original and it should be confirmed by future studies including the interpretation of the various CPX variables in athletes, especially for those participanting in very long endurance sport events, such as marathon or triathlon, situations in which the athlete performs at an exercise intensity that is below VT and likely closer to COP.
In conclusion, COP, defined as the lowest VE/VO2 value in a given minute of CPX, has been associated with all-cause mortality in a population that is frequently seen for routine clinical exercise testing. COP is a reproducible and physiologically-based CPX variable. Additionally, the availability of age- and sex-reference data in a large sample of healthy subjects is an advantage compared to other CPX indices often obtained in a maximal CPX. The recent study by de Souza e Silva et al.10 moves COP one step ahead by suggesting its potential use among adult professional soccer players. Future longitudinal studies are needed to confirm COP relevance and if its measurement would become a possible substitute for some other relevant CPX ventilatory variables, such as VT or VO2max in athletes.
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(in press).SouzadeSilvaCGCastroCLFrancaJFBottinoAMyersJAraujoCGCardiorespiratory optimal point in professional soccer players: a novel submaximal variable during exerciseInt J Cardiovasc Sci2018in pressEditoriaisO Ponto Ótimo Cardiorrespiratório Medido Durante o Teste Cardiopulmonar de Exercício Máximo é um Indicador Relevante de Desempenho Esportivo?LaukkanenJari A.Instituto de Saúde Pública e Nutrição Clínica, Universidade da Finlândia Oriental, Kuopio, FinlândiaFaculdade de Ciências da Saúde e Esporte, Universidade de Jyväskylä, FinlândiaConselho de Assistência à Saúde da Finlândia Central, Departamento de Medicina, Jyväskylä, FinlândiaCorrespondência: Jari A. Laukkanen Seminaarinkatu 15. PO Box 35. FI-40014. University of Jyväskylä, Jyväskylä - Finlândia. E-mail: jari.a.laukkanen@jyu.fiPalavras-chave:ExercícioTestes de Função RespiratóriaAtletasAptidão CardiorrespiratóriaDesempenho Atlético
A aptidão cardiorrespiratória (ACR) é considerada padrão-ouro para avaliação do desempenho aeróbico de atletas e da população normal, tendo sido recentemente denominada sinal vital clínico e indicador essencial de função cardiovascular e pulmonar.1 A ACR está associada a menor risco de eventos cardiovasculares fatais e não fatais, tendo estudos demonstrado sua associação consistente e inversa com mortalidade, mesmo após ajuste para fatores de risco tradicionais.2 Além disso, tanto o consumo de oxigênio máximo (VO2max) quanto o consumo de oxigênio (VO2) no limiar ventilatório (LV) foram associados com um risco reduzido de desfechos adversos.1,3-5 Uma meta-análise com 33 estudos observacionais de coorte delineou melhor a relação da ACR com os defechos de mortalidade por doença cardiovascular e por todas as causas.2 Entretanto, o VO2max e o LV são frequentemente usados para avaliar o desempenho de atletas e monitorar suas respostas ao treinamento. Durante o teste cardiopulmonar de exercício (TCPE), muitas variáveis podem ser usadas para avaliar respostas específicas ao treinamento nos sistemas cardiovascular, respiratório e musculoesquelético com base na análise de respostas submáximas e máximas ao exercício incremental progressivo.
Os sistemas modernos de TCPE permitem a análise da troca gasosa em repouso, durante exercício leve, moderado e máximo, e na recuperação, fornecendo medidas de VO2, de produção de dióxido de carbono (VCO2) e de ventilação (VE).6 Esses sistemas computadorizados avançados permitem análises simples e complexas dos dados que são facilmente obtidos e armazenados, o que torna o TCPE amplamente disponível. O VO2 no LV, frequentemente referido como limiar anaeróbico, é avaliado no nível submáximo do TCPE.6 Para a maioria dos indivíduos saudáveis, o limiar anaeróbico é atingido em intensidades de exercício que variam entre 50% e 75% do VO2max, enquanto que, para atletas de alto rendimento, pode ser atingido em intensidades de exercício de até 80% do VO2max.6
Observando-se os equivalentes ventilatórios de oxigênio (razão entre VE em l/min e VO2 em l/min, VE/VO2) em um dado minuto durante o TCPE, é possível identificar um padrão em forma de U com um claro valor mínimo. Ramos et al.,7 denominaram esse VE/VO2 mínimo, uma variável adimensional, de ponto ótimo cardiorrespiratório (POC) com dados de referência para idade e sexo. Sugeriram que o POC reflete a integração circulação-respiração, assim como o uso mais econômico da ventilação para a obtenção de oxigênio para os tecidos ativos durante o exercício.
Nesse contexto, vale comentar que o VO2max depende da realização de um teste de exercício verdadeiramente máximo. Embora o LV possa ser avaliado no nível submáximo,5 ele também requer um nível de exercício mais intenso se comparado ao da avaliação do POC. Além disso, a medida do LV pode ser comprometida pela existência de vários critérios distintos para sua identificação e/ou caracterização, pois não pode ser precisamente definido em todos os casos, o que limita seu uso tanto na prática clínica quanto no desempenho esportivo.
A aplicação do POC para a avaliação do desempenho de atletas pode ser interessante.8 Além disso, sendo o POC uma variável submáxima do TCPE, seu uso é de particular interesse para indivíduos que não conseguem alcançar um TCPE máximo por limitações funcionais. No cenário dos esportes, onde há muito pouca oportunidade ou intenção de realização de repetidos TCPE máximos durante a temporada de competição, o POC seria uma opção, pois sua medida e seu acompanhamento ao longo da temporada seriam de mais fácil obtenção e aceitação.8 Como já descrito pelo mesmo grupo de pesquisa,9 o valor do POC aumenta com a idade e tende a ser ligeiramente mais alto em mulheres, com modestas associações com outras medidas ventilatórias, sugerindo uma contribuição independente e potencial na interpretação da resposta cardiorrespiratória ao TCPE. Ramos e Araujo,9 também mostraram que o POC fornece valiosa informação quanto ao risco de mortalidade por todas as causas em mulheres e homens a partir da meia-idade. Em indivíduos saudáveis com POC < 22, não houve morte durante um acompanhamento de seis anos, sugerindo que o menor nível de POC seja um indicador de bom prognóstico. Ao longo dos anos, pode-se considerar que haja piora na VE e redução no VO2max, que são variáveis diretamente envolvidas no cálculo do POC. Entretanto, o declínio na ventilação pulmonar pode ser menos significativo ou numericamente importante do que a redução no VO2, explicando, assim, os valores mais altos de POC em idosos.9
O estudo publicado nesta edição por Souza e Silva et al.,10 é o primeiro a descrever o perfil do POC em atletas, tendo se baseado em jogadores de futebol de elite submetidos a TCPE em esteira rolante conforme protocolo de rampa. Os autores relataram que os valores de POC não diferiram significativamente conforme a posição em campo dos atletas.10 A ausência de associação com VO2max e LV indica que o POC acrescenta informação aos parâmetros convencionais do TCPE; entretanto, falta determinar se esse POC tem papel significativo em termos de desempenho no futebol e/ou no monitoramento das respostas ao treinamento ao longo da temporada de competições. Não obstante, a informação fornecida por esse novo estudo10 é original e deveria ser confirmada em futuros estudos que incluam a interpretação de outras variávels de TCPE em atletas, em especial aqueles que participam de eventos esportivos de resistência muito longos, como maratona ou triatlon, situações em que o atleta se exercita em intensidade inferior ao LV e provavelmente mais próxima ao POC.
Concluindo, o POC, definido como o mais baixo valor de VE/VO2 em um dado minuto do TCPE, foi associado com mortalidade por todas as causas na população frequentemente avaliada em teste de exercício clínico de rotina. O POC é uma variável reproduzível e fisiologicamente baseada no TCPE. Além disso, a disponibilidade de dados de referência quanto a idade e sexo em uma grande amostra de indivíduos saudáveis é uma vantagem em comparação aos demais índices de TCPE frequentemente obtidos em um TCPE máximo. O estudo recente de Souza e Silva et al.,10 representa um avanço para o POC ao sugerir seu potencial uso em jogadores de futebol adultos profissionais. Futuros estudos longitudinais são necessários para confirmar a relevância do POC e se sua medida poderia substituir outras variávels ventilatórias relevantes do TCPE, como LV ou VO2max, em atletas.