Victor M. Reis

1 Centrul de cercetare pentru științe sportive, sănătate și dezvoltare umană (CIDESD), Vila Real, Portugalia

costul

2 Departamentul de Științe Sportive, Exerciții și Sănătate, Universitatea Trás-os-Montes și Alto Douro (UTAD), Vila Real, Portugalia

Roberto S. Júnior

1 Centrul de cercetare pentru științe sportive, sănătate și dezvoltare umană (CIDESD), Vila Real, Portugalia

3 Universitatea Federală din Rio de Janeiro, Programul de absolvire a educației fizice, Rio de Janeiro, Brazilia

Adam Zajac

4 Departamentul de pregătire sportivă, Academia de educație fizică, Katowice, Polonia

Diogo R. Oliveira

1 Centrul de cercetare pentru științe sportive, sănătate și dezvoltare umană (CIDESD), Vila Real, Portugalia

2 Departamentul de Științe Sportive, Exerciții și Sănătate, Universitatea Trás-os-Montes și Alto Douro (UTAD), Vila Real, Portugalia

Abstract

Introducere

Activitatea fizică prin utilizarea exercițiului de rezistență (RE) este o tendință modernă comună. Această tendință nu se limitează la sportivi de înaltă performanță, ci și la programele de reabilitare fizică și la activitatea fizică cu scop estetic sau de promovare a sănătății. Ca semn al vremurilor, Colegiul American de Medicină Sportivă (ACSM, 2006) recomandă includerea antrenamentului de forță (ST) în rutinele de antrenament care vizează prevenirea, controlul și tratamentul bolilor degenerative legate de stilul de viață sedentar. Într-adevăr, aceste metode de antrenament sunt utilizate din ce în ce mai mult în programele de exerciții fizice concepute pentru a aborda controlul masei corporale și pierderea masei grase. Concomitent, cercetările privind adaptările acute și cronice la ST, precum și la executarea RE au crescut mult în ultimul deceniu. În plus, cercetările privind cheltuielile energetice (EE) sau costul energiei (CE) implicate în executarea RE și ST au crescut, de asemenea, exponențial.

Cercetările arată o creștere a EE în timpul și după o sesiune de RE, deși contribuția totală a ST la EE zilnică pare mai mult legată de influența sa în timpul exercițiului în sine (Poehlman și colab., 2002; Melanson și colab., 2005). Dificultatea de a evalua EE în timpul ST și variația mare a rezultatelor, de la 2,7 și 11 kcal · min -1 la bărbați (Ballor și colab., 1989; Pichon și colab., 1996; Melanson și colab., 2002; Thornton și Potteiger, 2002; Hunter și colab., 2003; Phillips și Ziuraitis, 2003; Garatachea și colab., 2007; Silva și colab., 2007) și de la 2,3 la 5,2 kcal · min -1 la femei (Ballor și colab., 1989; Pichon și colab., 1996; Binzen și colab., 2001; Phillips și Ziuraitis, 2003), este legat de cantitatea de exerciții și variațiile lor, cum ar fi: grupurile musculare care sunt provocate; tipul de echipament utilizat; numărul de exerciții și repetări; sarcină; timpul de execuție în diferitele faze de mișcare; ordinea exercițiului; și timpul de recuperare între seturi.

Având în vedere deficitul de studii și faptul că considerăm că majoritatea studiilor prezintă limitări severe, scopul prezentei lucrări este de a prezenta o analiză critică a metodelor care sunt de obicei utilizate pentru a cuantifica CE și de a propune unele noi perspective adecvate pentru a îmbunătăți cunoștințele despre RE și ST.

Costul energiei vs. consum de energie

Această separare poate fi considerată conceptuală sau chiar doar operațională. Dacă cititorul preferă, este doar operațional. Nu ignorăm utilizarea EE, dar este important să atragem atenția asupra faptului că măsurătorile VO2 sunt doar o parte din cererea totală de energie (pe care preferăm să o numim costul energiei). Mai mult, este important, de asemenea, să reamintim cititorului că chiar și măsurătorile VO2, atunci când sunt efectuate în perioadele de recuperare (între exerciții sau post-sesiune) nu cuantifică cu precizie eliberarea de energie aerobă. De fapt, în perioadele post-exercițiu, VO2 reprezintă mai multe mecanisme pe care corpul uman le folosește pentru a-și restabili homeostazia. Prin urmare, VO2 post-exercițiu nu cuantifică cererea de energie (costul energiei) pentru un exercițiu dat.

Prin urmare, considerăm că conceptul CE este mai precis și mai potrivit pentru a fi utilizat. În lucrarea de față, vom folosi acest concept doar de acum înainte.

Costul energiei aerobe

EC aerobă este de obicei evaluată prin calorimetrie indirectă, cu măsurarea conținutului de VO2 în gazele expirate în timpul exercițiului. Raportul de schimb respirator (R) este expresia coeficientului respirator în ventilație și poate fi măsurat și în gazele expirate. R poate servi la estimarea oxidării relative a substratului (Wilmore și Costill, 2004) în celula musculară (R≈1,0 pentru oxidarea predominantă a glucidelor, R≈0,7 pentru oxidarea predominantă a grăsimilor și R≈0,8 pentru oxidarea predominantă a proteinelor). Pe de altă parte, pentru fiecare valoare R există un echivalent energetic cu un litru de absorbție de O2. De exemplu, echivalentul energetic pentru R = 0,7 este 4,69 kcal·L -1 -1; pentru R = 0,8 și 4,80 kcal·L -1 O2; iar pentru R = 1,0 este 5,05 kcal·L -1 O2 (Wilmore și Costil, 2004). În condiții de repaus, R este de obicei de la 0,7 la 0,8 și poate atinge o valoare peste 1,0 la intensități severe de efort (adică cele peste pragul de lactat).

Utilizarea VO2 ca măsură cantitativă a EC și utilizarea R ca indicator al echivalentului energetic adecvat presupune că schimburile de gaze sunt măsurate în timpul unei stări de echilibru metabolic (atunci când există un VO2 în stare de echilibru în gură). În termeni practici, acest lucru înseamnă că evaluarea costului energiei aerobe este mai valabilă cu cât este mai mică intensitatea exercițiului și cu cât este mai mare durata exercițiului. În mare, se pot considera ca fiind valabile următoarele condiții de exercițiu: i) intensități de efort sub cea corespunzătoare pragului de lactat (LT) și o durată peste 3 minute; ii) intensități de exercițiu cuprinse între cea corespunzătoare LT și cea corespunzătoare VO2 maxim și o durată mai mare de 5 minute (sau o durată care este necesară pentru a obține o stare de echilibru).

În alergare, ciclism și exerciții de înot, precum și în alte moduri de exerciții tipice, cinetica VO2 este bine descrisă ca o funcție a intensității și a duratei efortului. Cu toate acestea, acest lucru nu este cazul cu RE. Pe de altă parte, intensitatea care corespunde începerii unei acumulări exponențiale și rapide de lactat în sânge este, de asemenea, cu greu analizată. Într-adevăr, pragul de lactat (LT) din sânge, identificat ca fiind undeva între 70 și 80% din VO2 maxim în alergare sau ciclism, nu este atât de bine stabilit în timpul RE. Unele date exploratorii au constatat că LT este în jur de 30% 1-RM (Barros și colab., 2004; Oliveira și colab., 2006) în exerciții de presare a picioarelor, presă pe banc și exerciții de curlare a bicepsului. Rocha și colab. (2010) au confirmat, într-un studiu mai atent, o valoare de aproximativ 32% pentru LT în presa înclinată a piciorului (45 °). În plus, conceptul maxim de VO2 ca referință pentru stabilirea intensității exercițiului nu poate fi utilizat în RE până când știința nu este capabilă să descopere la ce procent de 1-RM VO2 își atinge valoarea maximă în diferitele RE. Înțelegerea capacității oxidative depline a mușchilor implicați în fiecare RE este necesară pentru a sublinia intensitățile și duratele la care trebuie studiată cinetica VO2 din RE și, ulterior, intensitățile la care EC poate fi considerată aproape pe deplin aerobă.

Câteva studii despre EC aerobă în exerciții de rezistență izolate arată că în presă pe bancă poate fi de până la 1,5 kcal · min -1 (valoarea medie a bărbaților și femeilor care au performanțe la 50% 1-RM), pentru un EC total de 4,7 kcal · min -1 (Scott și colab., 2009). Robergs și colab. (2007) descriu o EC totală mai mare la bărbații care efectuează presă pe bancă și ½ ghemuit la 40 și 70% 1-RM (10 până la 19 kcal · min -1). În acest din urmă studiu nu este posibil să se concluzioneze cât a fost EC aerobă, dar este probabil să fie mai mare în comparație cu cea raportată de Scott și colab. (2009).

Costul energiei anaerobe

Metodele care sunt utilizate în mod obișnuit pentru evaluarea EC anaerobă sunt mai puțin precise comparativ cu cele care evaluează EC aerobă. Au fost utilizate o varietate de metode indirecte, dar niciuna dintre ele nu este acceptată în mod incontestabil ca fiind cea mai precisă. Metoda standard de aur pentru evaluarea eliberării de energie anaerobă alactică și lactică ar justifica biopsia musculară, permițând astfel cuantificarea surselor de energie din interiorul celulei musculare (adică fosfați și glicogen cu energie ridicată), precum și o măsură precisă a acumulării de metaboliți (adică lactat muscular). O limitare a acestei tehnici se datorează faptului că doar o mică parte din țesutul muscular uman poate fi supusă unei biopsii. Mai mult, poate fi necesar să se obțină mai multe probe de țesut localizate la diferite adâncimi pentru a obține o probă reprezentativă pentru mușchi (Gollnick și colab., 1972) și care reflectă eterogenitatea musculară în ceea ce privește tipurile de fibre (Sjonstrom și Fridén, 1984 ). Pe de altă parte, faptul că această procedură este foarte invazivă nu recomandă utilizarea acesteia.

Alternativa de a utiliza echivalentul energiei BL adăugată la ipotezele surselor alactice este deficitul de oxigen acumulat (AOD). Aceasta este o măsură care include cele două componente și care nu necesită tehnici invazive. Determinarea AOD este posibilă din măsurarea VO2 și permite cuantificarea fracției aerobe și anaerobe a eliberării de energie în raport cu EC generală. Această metodă, utilizată rar în RE (Robergs și colab., 2007) a fost folosită pe scară largă de mai bine de 20 de ani în alte tipuri de exerciții, cum ar fi alergarea (Reis și colab., 2004; Reis și colab., 2005), ciclismul Buck și McNaughton, 1999) și mai recent în înot (Reis și colab., 2010a, b) și este considerat de unii ca fiind cea mai realistă măsură disponibilă a eliberării de energie anaerobă la om în timpul exercițiilor de intensitate mare (Saltin, 1990; Gastin, 1994; Nakamura și Franchini, 2006). Ca și în cazul multor alte metode și tehnici care sunt utilizate în prezent în fiziologia exercițiului, AOD se bazează pe ipoteze precum principiul în care gazele expirate sunt considerate a reflecta metabolismul în mușchii activi.

Folosind metoda AOD pentru a evalua EC în RE, datele noastre cu bărbați instruiți sugerează că, în presă pe bancă, extensia tricepsului și tracțiunea în jos EC anaerobă este de 7-10 kcal · min -1, reprezentând de la 65 la 80% din energia totală lansare (date nepublicate). În ½ ghemuit la aceeași intensitate relativă, am găsit o fracțiune anaerobă medie ≈80% cu o EC din surse anaerobe până la 36 kcal · min −1. Conform rezultatelor noastre, AOD în timpul RE poate atinge valori apropiate de 50 ml · kg −1 min −1 într-o durată de 30 s, ceea ce reprezintă o rată de eliberare a energiei anaerobe mai mare decât cea descrisă pentru intensitatea maximă de alergare sau ciclism.

În rezumat, pare a fi destul de clar că este necesar să se bazeze pe măsurătorile de O2 expirate pentru a evalua EC aerobă în timpul RE. Cu toate acestea, se justifică cercetări suplimentare pentru a îmbunătăți interpretarea acestei măsuri (adică cercetări suplimentare privind cinetica O2 în funcție de intensitatea exercițiului, durata sau viteza de mișcare). Măsurarea VO2 post-exercițiu poate fi de interes numai în cazul studiilor comparative și când urmează să fie analizate sesiunile complete de ST, dar nu și în caracterizarea bioenergetică a RE izolat; deoarece această măsură include atât metabolismele aerobice, cât și cele anaerobe și implică și mecanisme de homeostază care nu reflectă cantitativ necesarul de energie în timpul exercițiului.

În ceea ce privește estimarea EC anaerobă lactică, opinia noastră este că sunt necesare mai multe studii utilizând atât echivalentul de energie BL, cât și AOD. Cu toate acestea, acestea ar trebui să fie, într-o primă etapă, în principal metodologice; analizând posibile variații ale fiecărei metode pentru a dezlega care dintre cele două este mai probabil să fie valabilă și precisă în cazul RE. Eliberarea de energie alactică poate fi investigată prin modelarea multi exponențială a cineticii O2 (deficit de O2) și necinetice (datoriei O2). Cu toate acestea, această abordare ar trebui să fie completată cu studii concomitente care vizează cuantificarea mai precisă a cantității de masă musculară implicată în fiecare exercițiu RE (odată ce estimarea energiei alactice este dependentă de cantitatea de masă musculară care este activă). Până în prezent, studiile disponibile arată că:

CE în RE la intensitățile utilizate adesea la antrenament este predominant anaerobă.

Rata de eliberare a energiei anaerobe în exerciții cum ar fi ghemuit poate fi mai mare decât valorile maxime descrise pentru alergare de intensitate mare sau ciclism.

EC anaerobă pare să prezinte estimări diferite în funcție de diferitele metode (echivalent energie lactat vs. AOD). Această nepotrivire poate indica faptul că echivalentul energiei lactate din studiile de alergare, ciclism și înot poate să nu fie aplicabil pentru RE.

EC total implicat în RE poate atinge valori de până la 40 kcal · min -1 în exerciții care determină o masă musculară mare.

Din analiza anterioară s-a ajuns la concluzia că cunoștințele despre adevăratul cost energetic al exercițiului de rezistență sunt încă la începuturile sale și multe cercetări sunt încă justificate înainte ca valorile de referință fiabile să fie disponibile. Marea variabilitate a metodelor de antrenament a forței și a executării exercițiilor de rezistență (viteză, raza de mișcare, tipul de contracție etc.) implică o gamă largă de studii posibile. Cu toate acestea, următorul pas în evoluția stării de artă ar trebui să cuprindă analize metodologice capabile să demonstreze ce metode, tehnici și proceduri trebuie recomandate în această linie de cercetare.