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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Nutrição, Energia e Desempenho Humano Sétima Edição

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O GEN | Grupo Editorial Nacional reúne as editoras Guanabara Koogan, Santos, LTC, Forense, Método e Forense Universitária, que publicam nas áreas científica, técnica e profissional. Essas empresas, respeitadas no mercado editorial, construíram catálogos inigualáveis, com obras que têm sido decisivas na formação acadêmica e no aperfeiçoamento de várias gerações de profissionais e de estudantes de Administração, Direito, Enfermagem, Engenharia, Fisioterapia, Medicina, Odontologia, Educação Física e muitas outras ciências, tendo se tornado sinônimo de seriedade e respeito. Nossa missão é prover o melhor conteúdo científico e distribuí-lo de maneira flexível e conveniente, a preços justos, gerando benefícios e servindo a autores, docentes, livreiros, funcionários, colaboradores e acionistas. Nosso comportamento ético incondicional e nossa responsabilidade social e ambiental são reforçados pela natureza educacional de nossa atividade, sem comprometer o crescimento contínuo e a rentabilidade do grupo.

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Nutrição, Energia e Desempenho Humano Sétima Edição William D. McArdle Professor Emeritus, Department of Family, Nutrition, and Exercise Science Queens College of the City University of New York Flushing, New York

Frank I. Katch International Research Scholar Faculty of Health and Sport, Agder University College Kristiansand, Norway Instructor and Board Member Certificate Program in Fitness Instruction UCLA Extension, Los Angeles, California Former Professor and Chair of Exercise Science University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts

Victor L. Katch Professor, Department of Movement Science Division of Kinesiology Associate Professor, Pediatrics School of Medicine University of Michigan Ann Arbor, Michigan

Traduzido por

Giuseppe Taranto Médico Especializado em Medicina Desportiva. Ex‑Médico do Departamento de Futebol do Clube de Regatas do Flamengo

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Foram tomados os devidos cuidados para confirmar a exatidão das informações aqui apresentadas e para descrever as condutas geralmente aceitas. Contudo, os autores e a editora não podem ser responsabilizados pelos erros ou omissões nem por quaisquer eventuais consequências da aplicação da informação contida neste livro, e não dão nenhuma garantia, expressa ou implícita, em relação ao uso, à totalidade e à exatidão dos conteúdos da publicação. A aplicação desta informação em uma situação particular permanece de res‑ ponsabilidade profissional do médico. Os autores e a editora envidaram todos os esforços no sentido de se certificarem de que a escolha e a posologia dos medicamentos apresentados neste compêndio estivessem em conformidade com as recomen‑ dações atuais e com a prática em vigor na época da publicação. Entretanto, em vista da pesquisa constante, das modificações nas normas governamentais e do fluxo contínuo de informações em relação à terapia e às reações medicamentosas, o leitor é aconselhado a checar a bula de cada fármaco para qualquer alteração nas indicações e posologias, assim como para maiores cuidados e precauções. Isso é particularmente importante quando o agente recomendado é novo ou utilizado com pouca frequência. Alguns medicamentos e dispositivos médicos apresentados nesta publicação foram aprovados pela Food and Drug Administration (FDA) para uso limitado em circunstâncias restritas de pesquisa. É da responsabi‑ lidade dos provedores de assistência de saúde averiguar a postura da FDA em relação a cada medicamento ou dispositivo planejado para ser usado em sua atividade clínica. O material apresentado neste livro, preparado por funcionários do governo norte‑americano como parte de seus deveres oficiais, não é coberto pelo direito de copyright aqui mencionado. Os autores e a editora empenharam‑se para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores dos direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo‑se a possíveis acertos caso, inad‑ vertidamente, a identificação de algum deles tenha sido omitida. Cover Image: Image Copyright Anthony Maragon, 2010 Used under license from Shutterstock.com. Traduzido de: EXERCISE PHYSIOLOGY: NUTRITION, ENERGY, AND HUMAN PERFORMANCE, SEVENTH EDITION Copyright © 2010, 2007, 2001, 1996, 1991, 1986, 1981 by Lippincott Williams & Wilkins, a Wolters Kluwer business. All rights reserved. 530 Walnut Street Philadelphia, PA 19106 USA LWW.com Published by arrangement with Lippincott Williams & Wilkins, Inc., USA. Lippincott Williams & Wilkins/Wolters Kluwer Health did not participate in the translation of this title. Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright © 2011 by editora guanabara koogan ltda.

Uma editora integrante do GEN | Grupo Editorial Nacional Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na inter‑ net ou outros), sem permissão expressa da Editora. Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro, RJ — CEP 20040‑040 Tels.: 21–3543‑0770 / 11–5080‑0770 Fax: 21–3543‑0896 gbk@grupogen.com.br www.editoraguanabara.com.br Editoração eletrônica: Arte e Ideia CIP‑BRASIL. CATALOGAÇÃO NA FONTE SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ M429f McArdle, William D. Fisiologia do exercício : nutrição, energia e desempenho humano / William D. McArdle, Frank I. Katch, ­Victor L. Katch ; traduzido por Giuseppe Taranto. – Rio de Janeiro : Guanabara Koogan, 2011. il. Tradução de: Exercise physiology : nutrition, energy, and human performance, 7th ed. Apêndice Inclui bibliografia ISBN 978‑85‑277‑1816‑5 1. Exercícios físicos – Aspectos fisiológicos. I. Katch, Frank I. II. Katch, Victor L. III. Título. 11‑0445.

CDD: 612.044 CDU: 612.766.1

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Material Suplementar Este livro conta com o seguinte material suplementar: �

Apêndice A Sistema Métrico e Constantes de Conversão na Fisiologia do Exercício

Apêndice B Honrarias e Prêmios dos Entrevistados

Apêndice C Exercício e Diabetes Tipo 2

Apêndice D Declaração da Política Antidoping Nacional do Comitê Olímpico dos EUA (USOC) para Substâncias e Métodos Proibidos

Apêndice E Quadros e Cálculos Úteis na Fisiologia do Exercício

Contribuições Científicas de Treze Eminentes Mulheres Cientistas

Prêmios Nobel Concedidos na Pesquisa Relacionada com a Célula e a Biologia Molecular de 1958 a 2005

Linha Temporal dos Eventos Acerca da “Genética” Antes de Mendel, Seguidos pelos Eventos Notáveis na Genética e na Biologia Molecular até 2005

Tecnologias Microscópicas

Referências

O acesso ao material suplementar é gratuito, bastando que o docente ou o leitor se cadastre em: http://gen‑io.grupogen.com.br.

GEN-IO (GEN | Informação Online) é o repositório de material suplementar e de serviços relacionados com livros publicados pelo GEN | Grupo Editorial Nacional, o maior conglomerado brasileiro de editoras do ramo científico-técnico-profissional, composto por Guanabara Koogan, Santos, LTC, Forense, Método e Forense Universitária.

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PREFÁCIO

Como na publicação da primeira edição de Fisiologia do Exercício: Nutrição, Energia e Desempenho Humano, em 1981, esta sétima edição reflete nossa dedicação con­tí­nua de integrar os conceitos e a ciên­cia das diferentes disciplinas que contribuem para uma compreensão mais abrangente e o re‑ conhecimento da Fisiologia do Exercício da atua­li­da­de. Em conformidade com as edições precedentes, acreditamos firme‑ mente que o domínio do conteú­do da Fisiologia do Exercício tem de basear‑se no fluxo lógico e natural do conhecimento básico acerca do aporte de nutrientes‑energia, do metabolis‑ mo de nutrientes‑energia e da fisiologia dos sistemas no que se relaciona com o movimento humano submáximo e máxi‑ mo. Os atuais conceitos de equilíbrio energético mostram a importante correlação entre a inatividade física e a “epidemia de obesidade” que aflige a população mundial. Ficamos entu‑ siasmados com o fato de as associações médicas e as agências governamentais terem reconhecido finalmente a importância da atividade física regular na prevenção e na reabilitação de diversos estados patológicos, incluindo a obesidade. Estamos satisfeitos com o pequeno papel que desempe‑ nhamos na orientação de mais de 350.000 estudantes de vá‑ rios níveis que utilizaram este compêndio desde a publicação da primeira edição em 1981. Um motivo de grande orgulho para nós é que alguns dos nossos primeiros estudantes conse‑ guiram conquistar graus avançados no mesmo campo ou em outros semelhantes. Essa tradição de adoção do compêndio foi transferida para seus alunos, muitos dos quais compõem a próxima geração de aspirantes a professores, especialistas do exercício e pesquisadores. De fato, um de nós (VK) teve a oportunidade, em três ocasiões diferentes, de ensinar alu‑ nos cujos pais eram ex‑estudantes. Somos eternamente gratos aos nossos antigos professores e mentores por terem acendi‑ do uma centelha que não se apagou. Esperamos que vocês venham a ter o mesmo entusiasmo que nós tivemos pela pri‑ meira vez (e con­ti­nuamos tendo) na ciên­cia da Fisiologia do Exercício e do desempenho humano.

ORGANIZAÇÃO Esta sétima edição mantém a mesma estrutura em sete seções das edições precedentes, incluindo uma seção introdutória so‑ bre as origens da Fisiologia do Exercício, e uma seção final “No Horizonte” que lida com um esforço de amadurecimen‑ to na Fisiologia do Exercício destinado a incorporar a biolo‑ gia molecular ao desempenho humano e aos muitos aspectos ­inter-relacionados da saú­de e da doen­ça.

CARACTERÍSTICAS Muitas características em toda a obra são incluí­das para cativar o estudante e facilitar o aprendizado, citando‑se as seguintes:

Introdução: Uma Visão do Passado. A introdução do livro, “Fisiologia do Exercício: Raí­zes e Perspectivas Históricas”, reflete nosso interesse e respeito pelos primeiros alicerces des‑ se campo, e as contribuições diretas e indiretas de médicos/ cientistas de ambos os sexos para esse campo. Em Termos Práticos. Esse elemento em cada capítulo realça as aplicações práticas, que incluem: • Reduzir a pressão arterial elevada com intervenção dietética: a dieta DASH • Realçar a nutrição para prevenir a fadiga atlética crô‑ nica ? • Prever o V O2máx durante a gravidez com base na fre­ quência cardía­ca e no consumo de oxigênio durante o exercício submáximo • Prever o dispêndio de energia durante a caminhada e a corrida na esteira rolante • Determinar a potência e a capacidade anaeróbicas: o teste no cicloergômetro de Wingate • Prever as va­riá­veis da função pulmonar em homens e mulheres • Medir o limiar do lactato • Aferir a pressão arterial, classificações e acompanha‑ mento recomendado • Colocar os eletrodos das derivações bipolares do ECG e do ECG com 12 derivações • Diabetes, hipoglicemia e exercício • Proteger a região lombar • Avaliar as características térmicas do meio ambiente: quando o calor é excessivo? Foco na Pesquisa. “Foco na Pesquisa” em cada capítulo apre‑ senta um importante artigo de pesquisa de um cientista reno‑ mado. Esses estudos bem elaborados ilustram como “a teoria se torna realidade” graças à pesquisa. Questões Discursivas. Outro elemento novo em cada capí‑ tulo, “Questões Discursivas”, estimula os alunos a abordar os conceitos complexos que não comportam uma única resposta “correta”. Programa de Arte Ampliado. O programa de arte totalmente em cores con­ti­nua sendo um aspecto importante do compên‑ dio. Novas figuras foram acrescentadas para realçar o conteú­ do novo e atualizado. Entrevistas Proeminentes e Pessoais. O livro apresenta nove cientistas contemporâneos cujas importantes contribuições na ­área da pesquisa e liderança visionária con­ti­nuam a tradição dos cientistas das gerações precedentes – Steven Blair, Frank Booth, Claude Bouchard, David Costill, Barbara Drinkwater,

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x  Prefácio John Holloszy, Loring Rowell, Bengt Saltin e Charles Tip‑ ton. Esses estudiosos merecem reconhecimento, não apenas por terem ampliado o conhecimento graças às suas muitas contribuições científicas, mas também por terem elucidado os mecanismos responsáveis pelas respostas e adaptações ao exercício e pelo aprimoramento da saú­de. Cada um deles é apresentado em uma seção relacionada com os seus principais interesses acadêmicos, porém todos ocupam uma ou mais se‑ ções em termos de contribuições científicas. O Apêndice B (disponível para download em http://gen‑io.grupogen.com.br, na área relativa a este livro) lista as honras e os prêmios desses cientistas‑pesquisadores eminentes e altamente merecedores. As perspectivas pessoais das “superestrelas” devem inspirar os atuais estudantes da fisiologia do exercício a concretizar seu potencial, seja por rea­li­zações na escola de formação, no ensino, na pesquisa, seja por numerosas outras oportunidades excitantes, para alcançar a excelência. Referências e Apêndices Disponíveis Online. Todas as re‑ ferências e os apêndices estão disponíveis para download em http://gen‑io.grupogen.com.br, na área relativa a este livro.

NOVO PARA A SÉTIMA EDIÇÃO O fluxo das informações nesta edição é semelhante ao das edi‑ ções precedentes. Quando aplicável, as figuras, os quadros e as páginas de internet foram atualizados e/ou ampliados a fim de incluir as informações atuais mais relevantes, incluindo no‑ vas tabelas e ilustrações destinadas a esclarecer importantes conceitos e informações. Importantes Acréscimos e Modificações no Texto • A Seção 1 resume as atuais recomendações (2009) sobre energia, nutrientes e líquidos da American Die‑ tetic Association, Dietitians of Canada e do American College of Sports Medicine para adultos ativos e atle‑ tas de competição. Proporciona também uma análise ampliada da eficácia e dos benefícios de saú­de do con‑ sumo sistemático de suplementos vitamínicos e mine‑ rais versus a obtenção desses macronutrientes nos ali‑ mentos de uma dieta bem balanceada. • Na Seção 2 incluí­mos as últimas informações acerca da produção de energia pelo catabolismo dos diferen‑ tes macronutrientes e reescrevemos várias das seções para aumentar a clareza e a especificidade. • Ampliamos nossa discussão da incidência cada vez maior da hipertensão arterial com o envelhecimento na Seção 3, juntamente com as escolhas relacionadas com o estilo de vida para baixar a pressão arterial. • Na Seção 4, apresentamos um método alternativo ba­sea­do na pesquisa para estimar a frequência cardía­ca máxima com base na idade cronológica para adultos. Além disso, apresentamos as informações mais recen‑ tes acerca do treinamento com exercícios de arremesso como meio de ativação muscular e de sobrecarga que está obtendo popularidade, tendo como base a nova pesquisa acerca da maneira como os ­músculos são ati‑ vados e contribuem para o aprimoramento do movi‑

mento. Ampliamos também nossa revisão dos efei‑ tos da administração sincronizada de suplementos de carboidratos‑proteí­nas e do treinamento de resistência sobre a hipertrofia das fibras m ­ uscula­res, a força mus‑ cular e a composição corporal. • A Seção 5 inclui uma discussão do programa “secreto” First Lady Astronaut Trainees (FLATS) destinado a incluir mulheres aeronautas experientes nas futuras missões espaciais, e como esse programa foi gros‑ seira e informalmente destruí­do em virtude de pro‑ tecionismo burocrático nos mais altos níveis da pri‑ meira agência espacial. É incluí­da também uma expli‑ cação do programa norte‑americano (seres humanos e robôs) para explorar o sistema solar, começando com um retorno à Lua para tornar possível a futura exploração de Marte e de outros destinos, incluindo a nova exploração tripulada, a Crew Exploration Vehi‑ cle (CEV). • A Seção 6 apresenta a declaração resumida de 2009 do American College of Sports Medicine quanto às estra‑ tégias apropriadas de intervenção com atividade física para a perda de peso e a prevenção da recupe­ração do peso para adultos. É incluí­da também uma discussão de uma aparente anomalia nas proporções corporais no nadador campeão Michael Phelps, que conquis‑ tou 8 medalhas de ouro nas Olimpía­das de Beijing (Pequim) de 2008, relacionada com o uso de um maiô controverso e à velocidade da natação. Esta seção ana‑ lisa também as diferenças de tamanho corporal (IMC) entre 1.124 jogadores de ataque e de defesa da pri‑ meira divisão de Big Ten Collegiate e suas equipes relacionadas com a devida representação na atividade da liga. Nós proporcionamos a primeira apresentação sobre a altura e o peso, e o IMC de golfistas profissio‑ nais de um torneio para homens (n 5 33) e jogadores do Champions Tour (n 5 18), em comparação com 257 golfistas, segmentados por níveis de proficiên­cia tendo como base o índice de handicap, e 300.818 gol‑ fistas suecos (203.778 homens e 97.040 mulheres) com segmentação por idade, sexo e condição socioe‑ conômica. Incluí­mos também as últimas informações sobre o tecido adiposo marrom em seres humanos e seu papel no metabolismo e sua conexão com a saú­de e a doen­ça. • A Seção 7 apresenta uma exposição atualizada sobre a doen­ça coronariana. Nosso capítulo final aborda o novo programa molecular de fisiologia do exercício na University of Aberdeen na Escócia, onde o pro‑ grama MSc, incluindo os programas Diploma e Certi‑ ficate, oferece cursos em um novo subcampo na ciên­ cia dos esportes que enfoca a genética e a transdução dos sinais relacionada com o exercício. As estatísticas atuais revelam o impacto da pesquisa relacionada com a biologia molecular sobre os diferentes campos da ciên­cia. Por exemplo, a busca relacionada com os ter‑ mos ­músculo e genes aumentou de 502 em 2001 para mais de 58.000 no início de 2009! Realçamos tam‑ bém as contribuições monumentais de Darwin na teo‑ ria evolucionária. Uma nova característica deste capí‑

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Prefácio  

tulo são os links que incluem (1) leituras relacionadas com biologia molecular e genética, gêmeos e desem‑ penho humano; (2) referência a excelentes obras que dedicam centenas de páginas às complexidades da biologia molecular e da transcrição gênica e síntese das proteí­nas; (3) artigos de Scientific American que abordam a biologia molecular; (4) excelentes sites na internet sobre biologia molecular; (5) tecnologias microscópicas apropriadas para a biologia molecular (microscópio óptico, microscópio de fluorescência, microscópio eletrônico e tomografia com emissão de pósitrons [PET]); (6) reimpressão do trabalho clássico em uma página de Watson e Crick em Nature acerca de sua dedução da estrutura do DNA, que quase seis décadas mais tarde permitiu elucidar os elementos do projeto Genoma Humano; e (7) uma linha temporal de eventos relacionados com genética antes de Mendel, seguida por notáveis eventos em Genética e Biologia Molecular até 2005.

Nossa atual lista de referências inclui a pesquisa mais re‑ cente reunida a partir de revistas nacionais e internacionais relacionadas com ­áreas de tópicos específicos. Esperamos que vocês aproveitem e desfrutem essa con­ti­nuação de nossa via‑ gem através do campo relevante e em con­tí­nua expansão da fisiologia do exercício.

ACESSÓRIOS: O PACOTE TOTAL DE ENSINO Fisiologia do Exercício: Nutrição, Energia e Desempenho Humano, Sétima Edição, inclui recursos adicionais tanto para os instrutores quanto para os estudantes que estão disponíveis para download em http://gen‑io.grupogen.com.br, na área re‑ lativa a este livro. Os recursos acessórios foram preparados pelos autores assim como por Jeff Woods (University of Illinois at Urba‑ na‑Champaign) e Lamia Scherzinger (Indiana University – Purdue University Indianapolis).

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CONTEÚDO

INTRODUÇÃO  

Uma Visão do Passado: Fisiologia do Exercício: Raí­zes e Perspectivas Históricas, xxi Entrevista com o Dr. Charles Tipton

Magnésio, 69 Ferro, 69 Sódio, Potássio e Cloro, 72 Minerais e Desempenho no Exercício, 76

PARTE UM: FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO, 1

Parte 3  ·  Água, 77 Conteú­do Hídrico do Corpo, 77 Equilíbrio Hídrico: Ingestão Versus Excreção, 78 Necessidade de Água no Exercício, 80

Seção 1 Nutrição: A Base para o

Desenvolvimento Humano, 3 CAPÍTULO 3

Entrevista com o Dr. David L. Costill CAPÍTULO 1

Carboidratos, Lipídios e Proteí­nas, 7 Parte 1  ·  Carboidratos, 8 Tipos e Fontes de Carboidratos, 8 Ingestão Recomendada de Carboidratos, 11 Papel dos Carboidratos no Organismo, 13 Dinâmica dos Carboidratos no Exercício, 16 Parte 2  ·  Lipídios, 20 Natureza dos Lipídios, 20 Tipos e Fontes de Lipídios, 20 Ingestão Recomendada de Lipídios, 27 Papel do Lipídio no Organismo, 27 Dinâmica das Gorduras Durante o Exercício, 28 Parte 3  ·  Proteí­nas, 31 Natureza das Proteí­nas, 31 Tipos de Proteí­nas, 32 Ingestão Recomendada de Proteí­nas, 33 Papel da Proteí­na no Corpo, 34 Dinâmica do Metabolismo das Proteí­nas, 36 Balanço Nitrogenado, 38 Dinâmica da Proteí­na no Exercício e no Treinamento, 40

CAPÍTULO 2

Vitaminas, Minerais e Água, 43 Parte 1  ·  Vitaminas, 44 Natureza das Vitaminas, 44 Tipos de Vitaminas, 44 Papel das Vitaminas, 44 Definições das Necessidades de Nutrientes, 48 Exercício, Radicais Livres e Antioxidantes, 52 Suplementos Vitamínicos: A Vantagem Competitiva do Exercício?, 54 Parte 2  ·  Minerais, 57 Natureza dos Minerais, 57 Papel dos Minerais no Corpo, 57 Cálcio, 61 Tría­de da Mulher Atleta: Um Problema Inesperado para as Mulheres que Treinam Intensamente, 66 Fósforo, 68

Nutrição Ideal para o Exercício, 83 Ingestão de Nutrientes pelos Indivíduos Fisicamente Ativos, 84 Minha Pirâmide: Elementos Essenciais para uma Boa Nutrição, 90 Exercício e Ingestão Alimentar, 92 Refeição Pré‑competição, 97 Refeições com Carboidratos Antes, Durante e na Recuperação Após o Exercício, 100 Refeições de Glicose, Eletrólitos e Captação da Água, 105

Seção 2 Energia para a Atividade Física, 111 Entrevista com o Dr. John O. Holloszy CAPÍTULO 4

Valor Energético do Alimento, 115 Mensuração da Energia dos Alimentos, 116

CAPÍTULO 5

Introdução à Transferência de Energia, 122 Energia – A Capacidade de Realizar Trabalho, 123 Interconversões da Energia, 125 Trabalho Biológico nos Seres Humanos, 127 Fatores que Afetam o Ritmo da Bioenergética, 128 Hidrólise e Condensação: As Bases para a Digestão e a Síntese, 132

CAPÍTULO 6

Transferência de Energia no Corpo, 138 Parte 1  ·  Energia das Ligações Fosfato, 139 Trifosfato de Adenosina: Moeda Corrente da Energia, 139 Fosfocreatina: O Reservatório de Energia, 142 Oxidação Celular, 142 Papel do Oxigênio no Metabolismo Energético, 146 Parte 2  ·  Liberação de Energia pelos Macronutrientes, 146 Liberação de Energia pelos Carboidratos, 149 Liberação de Energia pelas Gorduras, 157

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xvi  Conteúdo Liberação de Energia pelas Proteí­nas, 163 Usina Metabólica: Inter‑relações Entre o Metabolismo de Carboidratos, Gorduras e Proteí­nas, 163 CAPÍTULO 7

Transferência de Energia no Exercício, 167 Energia Imediata: Sistema ATP‑PCR, 168 Energia a Curto Prazo: Sistema do Ácido Láctico, 168 Energia a Longo Prazo: Sistema Aeróbico, 169 Espectro Energético do Exercício, 174 Consumo de Oxigênio Durante a Recuperação, 176

CAPÍTULO 8

 edida do Consumo (Dispêndio) de M Energia Humana, 183 Mensuração da Produção de Calor pelo Corpo, 184 Técnica com Água Duplamente Marcada, 189 Quociente Respiratório, 190 Relação da Permuta (Troca) Respiratória, 194

CAPÍTULO 9

 onsumo de Energia Humana Durante o C Repouso e a Atividade Física, 196 Parte 1  ·  G  asto (Consumo, Dispêndio) de Energia em Repouso, 197 Taxa Metabólica Basal e de Repouso, 197 Conceito de Tamanho Metabólico, 197 Comparação das Taxas Metabólicas nos Seres Humanos, 198 Fatores que Afetam o Consumo (Dispêndio, Gasto) de Energia, 202 Parte 2  · Dispêndio (Consumo, Gasto) de Energia Durante a Atividade Física, 204 Classificação das Atividades Físicas pelo Dispêndio de Energia, 204 O MET, 205 Taxas Diá­rias de Dispêndio Energético Médio, 205 Custo Energético de Atividades Caseiras, Industriais e Recreativas, 206 Frequência Cardía­ca para Estimar o Dispêndio de Energia, 208

CAPÍTULO 10 Dispêndio

de Energia Durante a Marcha, o Trote, a Corrida e a Natação, 211 Dispêndio Bruto Versus Global de Energia, 212 Economia do Movimento Humano e Eficiên­cia Mecânica, 212 Dispêndio de Energia Durante a Marcha, 214 Dispêndio de Energia Durante a Corrida, 217 Natação, 225

CAPÍTULO 11 Diferenças

Individuais e Mensuração das Capacidades Energéticas, 231 Especificidade Versus Generalidade da Capacidade Metabólica e Desempenho nos Exercícios, 232 Visão Global da Capacidade de Transferência de Energia Durante o Exercício, 232

Transferência de Energia Anaeróbica: Sistemas de Energia Imediata e a Curto Prazo, 233 Energia Aeróbica: Sistema de Energia a Longo Prazo, 240 Seção 3 Sistemas Aeróbicos de Fornecimento e Utilização de Energia, 257 Entrevista com o Dr. Loring B. Rowell CAPÍTULO 12 Estrutura

e Função Pulmonares, 261 Área Superficial e Permuta (Troca) Gasosa, 262 Anatomia da Ventilação, 262 Mecânica da Ventilação, 263 Volumes e Capacidades Pulmonares, 266 Função Pulmonar, Aptidão Aeróbica e Desempenho nos Exercícios, 269 Ventilação Pulmonar, 270 Variações em Relação aos Padrões Respiratórios Normais, 273 O Trato Respiratório Durante o Exercício em Clima Frio, 275

CAPÍTULO 13 Permuta

e Transporte dos Gases, 278 Parte 1  · Permuta Gasosa nos Pulmões e nos Tecidos, 279 Concentrações e Pressões Parciais dos Gases Respirados, 279 Movimento dos Gases no Ar e nos Líquidos, 280 Permuta Gasosa nos Pulmões e nos Tecidos, 281 Parte 2  · Transporte do Oxigênio, 283 Transporte do Oxigênio no Sangue, 283 Parte 3  · Transporte do Dió­xido de Carbono, 290 Transporte do Dió­xido de Carbono no Sangue, 290

CAPÍTULO 14 Dinâmica

da Ventilação Pulmonar, 294

Parte 1  · Regulação da Ventilação Pulmonar, 295 Controle Ventilatório, 295 Regulação da Ventilação Durante o Exercício, 297 Parte 2  · Ventilação Pulmonar Durante o Exercício, 299 Ventilação e Demandas Energéticas no Exercício, 299 Custo Energético da Respiração, 305 Será que a Ventilação Limita a Potência Aeróbica e a Endurance?, 307 Parte 3  ·  Equilíbrio Acidobásico, 308 Tamponamento, 308 Tampões Fisiológicos, 310 Efeitos do Exercício Intensivo, 310 CAPÍTULO 15 Sistema

Cardiovascular, 312 Componentes do Sistema Cardiovascular, 313 Hipertensão, 324

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Conteúdo  

Resposta da Pressão Arterial ao Exercício, 326 Suprimento Sanguí­neo do Coração, 329 Metabolismo do Miocárdio, 331 CAPÍTULO 16 Regulação

e Integração Cardiovasculares, 333 Regulação Intrínseca da Frequência Cardía­ca, 334 Regulação Extrínseca da Frequência Cardía­ca e da Circulação, 337 Distribuição do Sangue, 342 Resposta Integrativa ao Exercício, 344 Exercício Após Transplante Cardía­co, 344

CAPÍTULO 17 Capacidade

Funcional do Sistema Cardiovascular, 350 Débito Cardía­co, 351 Débito Cardía­co em Repouso, 353 Débito Cardía­co Durante o Exercício, 353 Distribuição do Débito Cardía­co, 356 Débito Cardía­co e Transporte de Oxigênio, 357 Ajustes Cardiovasculares ao Exercício Realizado com os Membros Superiores, 362

CAPÍTULO 18 Músculo

Esquelético: Estrutura e Função, 364 Estrutura Macroscópica do Músculo Esquelético, 365 Ultraestrutura do Músculo Esquelético, 368 Alinhamento das Fibras Musculares, 371 Orientação Actina‑Miosina, 374 Eventos Quí­micos e Mecânicos Durante a Contração e o Relaxamento dos Músculos, 376 Tipos de Fibras Musculares, 382 Genes que Definem o Fenótipo do Músculo Esquelético, 385 Diferenças nos Tipos de Fibras Entre Grupos Atléticos, 385

CAPÍTULO 19 Controle

Neural do Movimento Humano, 388 Organização do Sistema Neuromotor, 389 Inervação do Músculo, 397 Características Funcionais da Unidade Motora, 402 Receptores nos Músculos, nas Articulações e nos Tendões: Os Proprioceptores, 405

CAPÍTULO 20 Sistema

Endócrino: Organização e Respostas Agudas e Crônicas ao Exercício, 412 Visão Global do Sistema Endócrino, 413 Organização do Sistema Endócrino, 413 Secreções Endócrinas em Repouso e Induzidas pelo Exercício, 419 Hormônios Gonádicos, 431 Treinamento com Exercícios e Função Endócrina, 443

Treinamento de Resistência e Função Endócrina, 452 Peptídios Opioides e Atividade Física, 453 Atividade Física, Enfermidade Infecciosa, Câncer e Resposta Imune, 453

PARTE DOIS: FISIOLOGIA APLICADA AO EXERCÍCIO, 459 Seção 4 Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia, 461 Entrevista com o Dr. Bengt Saltin CAPÍTULO 21 Treinamento

para Potência Anaeróbica e Aeróbica, 465 Princípios do Treinamento com Exercícios, 466 Consequências Fisiológicas do Treinamento com Exercícios, 468 Alterações no Sistema Anaeróbico com o Treinamento, 470 Alterações no Sistema Aeróbico com o Treinamento, 472 Fatores que Afetam as Respostas ao Treinamento Aeróbico, 485 Diretrizes e Recomendações Atualizadas para Aptidão do American College of Sports Medicine e da American Heart Association, 490 Quanto Tempo Leva para Ocorrerem Aprimoramentos?, 491 Manutenção dos Ganhos na Aptidão Aeróbica, 493 Métodos de Treinamento, 494 Supratreinamento: Quantidade Excessiva de uma Coisa Boa, 499 Exercitar‑se Durante a Gravidez, 501

CAPÍTULO 22 Força

Muscular: Treinando os Músculos para se Tornarem Mais Fortes, 506 Parte 1  · Mensuração da Força e Treinamento de Resistência, 507 Mensuração da Força Muscular, 508 Diferenças Sexuais na Força ­Muscular, 511 Treinando os Músculos para se Tornarem Mais Fortes, 514 Parte 2  · Adaptações Estruturais e Funcionais ao Treinamento de Resistência, 535 Fatores que Modificam a Expressão da Força Humana, 535 Respostas Comparativas ao Treinamento em Homens e Mulheres, 543 Destreinamento, 544 Estresse Metabólico do Treinamento de Resistência, 544 Treinamento de Resistência em Circuito, 545 Dor e Rigidez Musculares, 545

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xviii  Conteúdo CAPÍTULO 23 Recursos

Especiais para o Treinamento com Exercícios e o Desempenho, 550 Um Desafio Cada Vez Maior para uma Competição Justa, 551 Necessidade de Avaliar Criticamente a Evidência Científica, 555 No Horizonte, 557 Agentes Farmacológicos, 558 Abordagens Não Farmacológicas, 585

Seção 5 Desempenho no Exercício e Estresse Ambiental, 607 Entrevista com a Dra. Barbara L. Drinkwater CAPÍTULO 24 Exercício

nas Médias e Grandes Altitudes, 611 Estresse da Altitude, 612 Aclimatação, 616 Capacidades Metabólicas, Fisiológicas e Relacionadas com o Exercício na Altitude, 624 Treinamento na Altitude e Desempenho ao Nível do Mar, 627 Combinar a Permanência em uma Grande Altitude com o Treinamento em uma Menor Altitude, 628

CAPÍTULO 25 Exercício

e Estresse Térmico, 631 Parte 1  · Mecanismos de Termorregulação, 632 Equilíbrio Térmico, 632 Regulação Hipotalâmica da Temperatura, 633 Termorregulação no Estresse Induzido pelo Frio: Conservação e Produção de Calor, 633 Termorregulação no Estresse Induzido pelo Calor: Perda de Calor, 634 Efeitos da Vestimenta Sobre a Termorregulação, 638 Parte 2  · Termorregulação e Estresse Térmico Ambiental Durante o Exercício, 644 Exercício no Calor, 644 Manutenção do Equilíbrio Hídrico: Reidratação e Hiperidratação, 647 Fatores que Modificam a Tolerância ao Calor, 650 Complicações do Estresse Térmico Excessivo, 654

Parte 3  · Termorregulação e Estresse Ambiental Induzido pelo Frio Durante o Exercício, 656 Exercício no Frio, 656 Aclimatação ao Frio, 657 Quando é que o Frio é Excessivo?, 659 CAPÍTULO 26 Mergulho

Esportivo, 661 História do Mergulho – Da Antiguidade ao Presente, 662

Relações Pressão‑Volume e Profundidade do Mergulho, 666 Mergulho com Respirador (Tubo) e Livre (em Apneia), 667 Mergulho Autônomo, 672 Problemas Especiais ao Respirar Gases com Altas Pressões, 675 Mergulhos a Profundidades Excepcionais: Mergulho com Gases Mistos, 681 Custo Energético da Natação Subaquá­tica, 685 CAPÍTULO 27 Microgravidade:

A Última Fronteira, 687 O Meio Ambiente sem Peso (Imponderável), 688 Visão Histórica da Fisiologia e Medicina Aeroespaciais, 693 Era Moderna, 695 Avaliação Médica para a Seleção dos Astronautas, 696 Adaptações Fisiológicas à Microgravidade, 699 Estratégias com Medidas Defensivas, 715 Visão Global das Respostas Fisiológicas ao Voo Espacial, 733 Visão para o Futuro da Exploração Espacial, 737 Benefícios Práticos da Pesquisa Sobre Biologia Espacial, 737

Seção 6 Composição Corporal, Equilíbrio Energético e Controle do Peso, 745 Entrevista com o Dr. Claude Bouchard CAPÍTULO 28 Avaliação

da Composição Corporal, 749 Sobrepeso, Gordura Excessiva e Obesidade: Nenhuma Unanimidade para a Terminologia, 750 Índice de Massa Corporal: Um Padrão Clínico Popular, 752 Composição do Corpo Humano, 757 Técnicas Comuns para Determinar a Composição Corporal, 762 Percentual Médio de Gordura Corporal, 780 Determinação do Peso Corporal Almejado, 780

CAPÍTULO 29 Somatotipo,

Desempenho e Atividade Física, 783 Somatotipos de Atletas Campeões, 784 Limite Superior para Peso Corporal Isento de Gordura, 803

CAPÍTULO 30 Sobrepeso,

Obesidade e Controle Ponderal, 805 Parte 1  ·  Obesidade, 806 Perspectiva Histórica, 806 A Obesidade Continua Sendo uma Epidemia Mundial, 806 Um Processo a Longo Prazo Progressivo, 809 A Genética Influencia o Acúmulo de Gordura Corporal, 812 Inatividade Física: Um Componente Crucial no Acúmulo Excessivo de Gordura, 814

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xix

Conteúdo  

Riscos para a Saú­de da Gordura Corporal Excessiva, 815 Critérios para Gordura Corporal Excessiva: Quando se é Excessivamente Gordo?, 817 Parte 2  · Princípios de Controle Ponderal: Dieta e Exercício, 826 Equilíbrio Energético: Influxo Versus Dispêndio, 826 Dieta para Controle do Peso, 827 Fatores que Afetam a Perda de Peso, 837 Exercício para Controle do Peso, 838 Eficácia da Atividade Física Regular, 840 Recomendações para Perder Peso em Lutadores e Outros Atletas de Potência, 849 Aumento de Peso: O Dilema do Atleta Competitivo, 850 Seção 7

 xercício, Envelhecimento E Bem‑sucedido e Prevenção das Doenças, 855

Entrevista com o Dr. Steven N. Blair CAPÍTULO 31 Atividade

Física, Saú­de e Envelhecimento, 859 O Encanecimento da América, 860 Parte 1  ·  Atividade Física na População, 863 Epidemiologia da Atividade Física, 863 Parte 2  · Envelhecimento e Função Fisiológica, 870 Tendências Etárias, 870 Treinabilidade e Idade, 880 Parte 3  · Atividade Física, Saú­de e Longevidade, 881 Causas de Morte nos Estados Unidos, 882 Exercício, Saú­de e Longevidade, 882 O Exercício Moderado Regular Proporciona Benefícios Significativos, 884 Um Aumento no Nível de Atividade Física Consegue Aprimorar a Saú­de e Prolongar a Vida?, 887 Parte 4  ·  Doença Coronariana, 888 Alterações em Nível Celular, 888 Fatores de Risco para Doença Coronariana, 892

CAPÍTULO 32 Fisiologia

do Exercício Clínico para Reabilitação Oncológica, Cardiovascular e Pulmonar, 904 O Fisiologista do Exercício no Ambiente Clínico, 905 Programas de Treinamento e de Capacitação (Certificação) para os Fisiologistas do Exercício, 905 Aplicações Clínicas da Fisiologia do Exercício para Diversas Doenças e Distúrbios, 908 Oncologia, 908 Doença Cardiovascular, 913 Avaliação da Doença Cardía­ca, 921 Protocolos dos Testes com Estresse, 931 Prescrição da Atividade Física e do Exercício, 933 Reabilitação Cardía­ca, 936 Doenças Pulmonares, 939 Exercício e Asma, 948 Doenças, Incapacidades e Distúrbios Neuro­muscula­res, 950 Doença Renal, 951 Doenças e Distúrbios Cognitivos/ Emocionais, 952

No Horizonte, 959 Entrevista com o Dr. Frank W. Booth

Biologia Molecular – Uma Nova Perspectiva da Fisiologia do Exercício, 963 Viagem Histórica Resumida da Biologia Molecular, 966 Revolução nas Ciências Biológicas, 968 Genoma Humano, 970 Ácidos Nucleicos, 972 Como Ocorre a Replicação, 981 Síntese das Proteí­nas: Transcrição e Tradução (Translação), 984 Mutações, 1001 Novos Horizontes na Biologia Molecular, 1009 Pesquisa Sobre Desempenho Humano, 1032 ÍNDICE ALFABÉTICO, 1039

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GUIA DO USUÁRIO

Fisiologia do Exercício, Sétima Edição, oferece uma ampla cobertura da Fisiologia do Exercício associando os tópicos de con‑ dicionamento físico, nutrição para o esporte, composição corporal, controle do peso e muito mais. Para facilitar sua compreen‑ são do material, os autores incluí­ram elementos que reforçam os conceitos e realçam sua experiência de aprendizado. Procure essas características...

OBJETIVOS DO CAPÍTULO ajudam você a identificar as metas de aprendizado.

OBJETIVOS DO CAPÍTULO Descrever o método para determinar diretamente o conteúdo energético dos macronutrientes

Definir calor de combustão, eficiência digestiva e fatores gerais de Atwater

Discutir três fatores que influenciam a diferença entre o valor energético bruto do alimento e seu valor energético fisiológico global

Calcular o conteúdo energético de uma refeição com base em sua composição de macronutrientes

EM TERMOS PRÁTICOS

Interpretação do VO2máx – Estabelecimento das Categorias de Aptidão Cardiovascular em geral alcançam valores do VO2máx quase duas vezes maiores que aqueles das pessoas sedentárias (ver Figura 11.8). Os pesquisadores mediram o VO2máx de milhares de indivíduos de diferentes idades. Os valores médios e as respectivas variações para homens e mulheres de diferentes idades estabelecem os valores das categorias a fim de classificar os indivíduos para aptidão cardiovascular. O quadro apresenta uma classificação em cinco partes baseada nos dados da literatura para não atletas.

EM TERMOS PRÁTICOS conecta os conceitos teóricos às habilidades práticas.

Sexo

Idade

Homens

29

Regular

Boa

34–43,9

44–52,9

53

23–30,9

31–41,9

42–49,9

50

40–49

19,9

20–26,9

27–38,9

39–44,9

45

50–59

17,9

18–24,9

25–37,9

38–42,9

43

60–69

15,9

16–22,9

23–35,9

36–40,9

41

23,9

24–30,9

31–38,9

39–48,9

49

30–39

19,9

20–27,9

28–36,9

37–44,9

45

40–49

16,9

17–24,9

25–34,9

35–41,9

42

50–59

14,9

15–21,9

22–33,9

34–39,9

40

60–69

12,9

13–20,9

21–32,9

33–36,9

37

transferência de energia do exercício. Um ritmo facilitado de metabolismo aeróbico no início do exercício com treinamento aeróbico ocorre em virtude de (1) um aumento mais rápido na bioenergética muscular, (2) um aumento no fluxo sanguí neo global (débito cardíaco) e (3) um fluxo sanguí neo regional desproporcionalmente grande para o músculo ativo comple mentado por adaptações celulares. Muitas dessas adaptações fazem aumentar a capacidade de gerar ATP aerobicamente (ver Capítulo 21).

25 20 15 10 5

QD?

0

10

QUESTÃO DISCURSIVA Como você responderia a pergunta: Em que nível de exercício o corpo passa a utilizar o metabolismo energético anaeróbico?

Consumo Máximo de Oxigênio A F IGURA 7.4 mostra o consumo de oxigênio durante uma série de corridas com velocidade constante através de seis colinas progressivamente mais íngremes. O laboratório simula essas colinas aumentando a elevação de uma esteira rolante ou de um banco (“step bench”) ou aumentando a resistência à pedalagem com um ritmo constante em uma bicicleta ergométrica. Cada colina sucessiva requer uma maior produção de energia que impõe uma carga adicional sobre a capacidade para a res síntese aeróbica do ATP. Durante as primeiras colinas, o con sumo de oxigênio aumenta rapidamente, com cada novo valor de ritmo estável sendo diretamente proporcional à intensidade do exercício. O corredor mantém a velocidade até as duas últi mas colinas, porém o consumo de oxigênio não aumenta com a mesma rapidez nem no mesmo grau das colinas anteriores. Nenhum aumento no consumo de oxigênio ocorre durante a corrida até a última colina. A região onde o consumo de oxigênio alcança um platô ou aumenta apenas levemente com os aumentos adicionais na intensidade do exercício representa

QUESTÕES DISCURSIVAS são questões genéricas que ajudam a refletir sobre conceitos complexos. 5

0

Excelente

25–33,9

22,9

15

Depleção de ATP-PCr (mM/kg de músculo úmido)

Média

24,9

29

Mulheres

Concentração muscular de lactato (mM/kg de músculo úmido)

Precária

30–39

1

2

3

4

5

6

7

Déficit de oxigênio ( )

Figura 7.3 • Depleção de ATP e de PCr musculares e concentração muscular de lactato em relação ao déficit de oxigênio. (Adaptada de Pernow B, Karlsson J. Muscle ATP, PCr and lactate in submaximal and maximal exercise. In: Pernow B, Saltin B, eds. Muscle metabolism during exercise. New York: Plenum, 1971.)

anaeróbica, seja através do fracionamento aeróbico dos ma cronutrientes. Curiosamente, o lactato começa a aumentar no músculo ativo bem antes de os fosfatos de alta energia alcan -

F O C O N A PESQUISA Custa Mais Energia para Conseguir uma Maior Movimentação Mahadeva K, et al. Individual variations in the metabolic cost of standardized exercises: the effects of food, age, sex and race. J Physiol 1953;121:225. Poucas das primeiras experiências do metabolismo ener gético humano abordam as necessidades de energia durante o exercício, particularmente a influência de tamanho corporal, idade, sexo e destreza. Agora sabemos que esses fatores in tercorrentes desempenham uma importante finalidade para a prescrição do exercício, assim como para estimar o dispêndio de energia a fim de ajustar o balanço energético para a perda de peso e a manutenção do peso corporal. Mahadeva e colaboradores rea lizaram um dos primeiros estudos em larga escala sobre o custo energético e que cha mou a atenção sobre o dispêndio de energia em duas formas comuns de exercício: subida e descida de um degrau ( stepping), que produzem um trabalho externo mensurável para elevar a massa corporal, e a caminhada em um plano hori zontal com uma velocidade constante. Os pesquisadores fize ram múltiplas observações em 50 homens e mulheres com 13 a 79 anos de idade, com diversos antecedentes étnicos, cujo peso corporal variava de 48 a 110 kg. As mensurações incluíram metabolismo basal e de repouso com o método da bolsa de Douglas da espirometria em circuito aberto. Os estudos relacionados com o exercício utilizaram o espirômetro portá til (ver Figura 8.4). Os in divíduos obedeciam a uma cadência determinada por metrônomo de 15 ciclos de subida e descida por minuto durante 10 min em um banco com 25,4 cm de altura e caminhavam sobre uma pista em ambiente fechado por 10 min a 4,8 km/h. Os dois gráficos mostram a relação e a linha de pr evisão (de regressão) correspondente entre o dispêndio de energia e o peso corporal para cada atividade (kCal, dispêndio de energia para 10 min; M, massa [peso] corporal em kg). O dispêndio de energia para caminhar e subir e descer o degrau variava diretamente com o peso corporal. As análises em se parado mostraram que a idade, o sexo, a etnia e a dieta prece dente contribuíam pouco no sentido de prever o dispêndio de energia das atividades. Esse trabalho pioneiro mostrou que a massa corporal era o determinante primário da energia gasta nas atividades físicas que não exigiam muita perícia, mas que implicavam o transporte da massa (peso) corporal do in diví-

duo (i. e., exercício com sustentação do peso corporal). Agora conseguimos prever com exatidão o dispêndio de energia du rante a caminhada em ritmo estável, a corrida e o exercício de subida e descida do degrau com base apenas no conhecimento da intensidade do exercício e da massa corporal.

70

kCal por 10 min

Classificação da Aptidão Cardiovascular

FOCO NA PESQUISA apresenta um importante artigo de pesquisa por um renomado cientista e ilustra como a “teoria renasce”.

60

Linha de regressão kCal = 10,24 + 0,47M

50 40 30 80

kCal por 10 min

A aptidão cardiovascular reflete a quantidade máxima de oxigênio consumida durante cada minuto de um exercício quase máximo. Os valores para o consumo máximo de oxigênio, ou VO2máx, em geral são enunciados em mililitros de oxigênio por kg de peso (massa) corporal por minuto (m /kg/min). Os valores individuais podem variar de aproximadamente 10 m /kg/min nos pacientes cardíacos a 80 ou 90 m /kg/min nos corredores e esquiadores cross-country de classe mundial. Os corredores de longa distância, nadadores, ciclistas e esquiadores cross-country de ambos os sexos

70

Linha de regressão kCal = 0,66M

60 50 40 30 40

50

60

70

80

90

100

110

Peso corporal (kg) Marcha

Subida de degrau

Acima. Dispêndio de energia em quilocalorias por 10 min como uma função da massa corporal durante a marcha a 3 mph. Abaixo. Dispêndio de energia em quilocalorias por 10 min como uma função da massa corporal durante a subida de um degrau (stepping). As linhas interrompidas mostram duas vezes o erro padrão da estimativa.

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INTRODUÇÃO: U M A V I S Ã O D O PA S S A D O FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: RAÍZES E PERSPECTIVAS HISTÓRICAS Desde a primeira edição de nosso compêndio 30 anos atrás, em 1981, houve uma explosão de conhecimentos acerca dos efeitos fisiológicos do exercício, em geral, e das respostas ím‑ pares e específicas do corpo ao treinamento, em par­ticular. A busca rea­li­zada por Tipton na literatura de língua inglesa, em 1946, para os termos exercício e esforço, identificou 12 ci‑ tações em 5 revistas.66 Tipton citou também uma análise de 1984 feita por Booth, o qual relatou que, em 1962, o número de citações anuais do termo esforço aumentara para 128 em 51 revistas e, em 1981, havia 655 citações para a palavra es‑ forço em 224 revistas. A figura a seguir mostra o número de entradas para as palavras exercício ou esforço a partir de uma busca na internet ao Index Medicus (Medline) para os anos de 2000 a 18 de dezembro de 2008, utilizando o banco de d­ ados do National Center for Biotechnology Information (NCBI) (www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez). Em um perío­do de ape‑ nas 4 anos desde a publicação da sexta edição, o número de citações aumentou substancialmente para 224.421 (312%)! Na quarta edição, publicada em 1996, assinalávamos que os maiores aumentos ocorreram entre 1976 e 1986, e que a fre‑ quência das citações parecia estabilizar‑se de 1986 a 1996. A 230.000 224.421

225.000 220.000 60.000

57.180

55.000 50.829

Número de citações

50.000 45.000

43.625

40.000 4.000 3.500 3.000 2.500

2.154

2.069

1.288

1.441

1986

1996 2000 Ano

2.000 1.500 1.249

1.000 500 0

703 342

1966

540

1976

2003

2005

2009

Exercício ou esforço como um assunto (barras superiores) e fre­ quência da palavra exercício aparecendo como título de uma ­revista científica (barras inferiores) para os anos de 1966 a 1996 (do I­ndex Medicus). As três últimas colunas utilizam PubMed via Internet para as citações dos termos exercício ou esforço.

partir dessa época, o ritmo de aumento foi ainda maior. Obvia‑ mente, avaliamos mal o quanto os tópicos relacionados com o exercício poderiam afetar a produtividade acadêmica na pes‑ quisa das ciên­cias biológicas. O número de citações aumentou além de nossas expectativas mais fantásticas, e, com a expan‑ são do interesse no papel do exercício e da atividade física, a taxa de citações dedicadas a esses tópicos indubitavelmente con­ti­nuará acelerando‑se. Como nossa formatura foi no final da década de 1960, nunca podería­mos imaginar que o interesse pela fisiologia do exercício pudesse aumentar tão drasticamente. Uma nova ge‑ ração de estudiosos empenhada em esclarecer a base científica do exercício começou a trabalhar. Alguns deles estudaram os mecanismos fisiológicos envolvidos nas adaptações ao exercí‑ cio regular; outros avaliaram as diferenças in­di­vi­duais do de‑ sempenho nos exercícios e nos esportes. Coletivamente, ambas as abordagens contribuí­ram para o conhecimento no campo em expansão da Fisiologia do Exercício. Por ocasião de nos‑ sa primeira conferência científica (American College of Sports Medicine [ACSM] em Las Vegas, 1967), ainda na condição de recém‑formados, estivemos lado a lado com os “gigantes” desse campo, muitos dos quais eram, por sua vez, alunos dos líderes de suas épocas. Sentados debaixo de uma tenda aberta no deserto de Nevada com um dos principais fisiologistas do mundo, o Dr. David Bruce Dill (então com 74 anos de idade; ver p. lii), ouvimos seu pesquisador – um estudante secunda‑ rista – proferir uma conferência acerca da regulação térmica no burro do deserto. A seguir, um de nós (FK) sentou‑se perto de um senhor de cabelos brancos e conversou sobre um projeto de tese de mestrado. Foi somente mais tarde que um FK per‑ plexo soube que esse senhor era o Capitão Albert R. Behnke, MD (1898‑1993; Menção Honrosa do ACSM, 1976), o atual “pai” da avaliação da composição do corpo humano, cuja ex‑ periência crucial na fisiologia do mergulho estabeleceu os pa‑ drões para a descompressão e o uso de gases mistos. Seus es‑ tudos pioneiros da pesagem hidrostática, rea­li­zados em 1942, a elaboração de um modelo para um homem de referên‑ cia e uma mulher de referên‑ cia e a criação do somatogra‑ ma ba­sea­do em mensurações antropométricas serviram de alicerce para grande parte do atual trabalho na avalia‑ ção da composição corporal (ver Capítulo 28 e seu “Foco na Pesquisa”). Esse encon‑ tro fortuito deu início a uma amizade pessoal e profissio‑ nal que durou até a morte Albert R. Behnke de Behnke, em 1993. Várias

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xxii  

Introdução: Uma Visão do Passado

centenas de membros do ACSM ouviram atentamente enquan‑ to os superastros da fisiologia do exercício e da aptidão físi‑ ca (p. ex., Per‑Olof Åstrand, Erling Asmussen, Bruno Balke, Elsworth Buskirk, Thomas Cureton, Lars Hermansen, Steven Horvath, Henry Montoye, Bengt Saltin, Charles Tipton) apre‑ sentavam suas pesquisas e respondiam a questões difíceis for‑ muladas por uma plateia de jovens recém‑formados, ávidos por devorarem a informação científica mais recente. Com o passar dos anos, nós três tivemos a sorte de traba‑ lhar com os melhores profissionais em nosso campo. William McArdle estudou para obter o PhD na University of Michi‑ gan com o Dr. Henry Montoye (membro fundador do ACSM, Presidente do ACSM de 1962‑1963; Prêmio de Citação de 1973) e com o Dr. John Faulkner (Presidente do ACSM de 1971‑1972; Prêmio de Citação de 1973 e Menção Honrosa do ACSM de 1992). Na University of California, Berkeley, Vic‑ tor Katch completou sua tese de mestrado (MS) em educação física sob a supervisão do Dr. Jack Wilmore (Presidente do ACSM de 1978‑1979; Prêmio de Citação de 1984 e primeiro editor do Exercise and Sports Science Reviews, 1973‑1974) e foi doutorando do Dr. Franklin Henry (Menção Honrosa do ACSM de 1975; criador do “Conceito de memória‑tambor” acerca da especificidade do exercício e autor da dissertação original “Physical Education – An Academic Discipline”, JOHPER 1964;35:32). Frank Katch completou mestrado na University of California, Santa Barbara, sob a supervisão dos orientadores de tese Dr. Ernest Michael, Jr. (ex‑estudante PhD do cientista pioneiro em fisiologia do exercício‑aptidão físi‑ ca Dr. Thomas Kirk Cureton, Menção Honrosa do ACSM de 1969) e Dra. Barbara Drinkwater (Presidente do ACSM de 1988‑1989; Menção Honrosa do ACSM de 1996) e, a seguir, completou também os estudos de doutorado na University of California, Berkeley, com o Professor Henry. A Professora Roberta Park, também na University of California, Berkeley, foi muito influente, ao longo dos anos, por despertar o interes‑ se na história da Educação Física como uma disciplina acadê‑ mica. Ela incentivou cada um de nós (e nossos futuros alunos) a honrar as rea­li­zações daqueles que nos precederam. Quando nos lembramos do passado, temos que reconhe‑ cer, como muitos de nossos colegas, que nossas atividades acadêmicas prosperaram porque nossos professores e mento‑ res compartilhavam um compromisso inabalável de estudar o esporte e o exercício com base em uma poderosa perspectiva científica e fisiológica. Eles demonstraram por que era essen‑ cial para os professores de Educação Física possuí­rem uma sólida base científica e conhecerem bem os conceitos e princí‑ pios da fisiologia do exercício. Temos um enorme prazer em reverenciar os pioneiros que criaram a Fisiologia do Exercício, reconhecendo perfeitamen‑ te a difícil tarefa de apresentar um bom registro da história da Fisiologia do Exercício, desde suas origens, na antiga Ásia, até os nossos tempos. Nesta introdução abordamos tópicos que não são desenvolvidos adequadamente na Fisiologia do Exercício nem nos compêndios de História. Nossa discussão começa com um reconhecimento dos antigos médicos hindus, árabes e gregos, todos proeminentes, que tiveram uma enorme

in­fluên­cia; realçamos alguns marcos (e experiências engenho‑ sas), incluindo as muitas contribuições da Sué­cia, Dinamar‑ ca, Noruega e Finlândia, que fomentaram o estudo do esporte e do exercício como um campo respeitável da investigação científica. Um tesouro de informações acerca dos primórdios da Fi‑ siologia do Exercício na América foi descoberto nos arquivos do Amherst College, Massachusetts, em um compêndio de Anatomia e Fisiologia (que incorporava um guia de estudo pa‑ ra o estudante) escrito pela primeira equipe norte‑americana de escritores constituí­da por pai e filho. O pai, Edward Hitchcock, foi Presidente do Amherst College; o filho Edward Hitchcock Jr., médico formado no Amherst College e com estágio em Harvard, fez mensurações antropométricas e de força deta‑ lhadas de quase todos os estudantes matriculados no Amherst College de 1861 a 1889. Poucos anos depois, em 1891, gran‑ de parte do que forma atualmente o currículo escolar em Fi‑ siologia do Exercício, incluindo a avaliação da composição corporal por antropometria e da força ­muscular por mensura‑ ções dinâmicas, começou no primeiro laboratório científico de Educação Física na Harvard University’s Lawrence Scientific School. Mesmo antes da criação desse laboratório, outro fator menos formal, mas que ainda exerceu uma enorme in­fluên­cia, afetou o desenvolvimento da Fisiologia do Exercício: a publi‑ cação, durante o ­século XIX, de compêndios norte‑americanos sobre Anatomia e Fisiologia, Fisiologia, Fisiologia e Higiene e Antropometria. O Quadro 1 lista uma amostragem dos com‑ pêndios publicados entre 1801 e 1899 e que continham infor‑ mações sobre os sistemas m ­ uscular, circulatório, respiratório, nervoso e digestivo – incluindo a in­fluên­cia do exercício e seus efeitos – que acabaram modelando o conteú­do da ­área da Fi‑ siologia do Exercício durante o século seguinte. Roberta P ­ ark, eminente historiadora da Educação Física de UC Berkeley, registra as primeiras contribuições de muitos médicos e pro‑ fessores de Educação Física com orientações científicas que acreditavam firmemente que a Educação Física (e a Medicina) deveriam ter uma boa base científica respaldada por pesquisa de alta qualidade.50,52,54,56 Essas cronologias históricas bem do‑ cumentadas e outras contribuições51,53,55 conferem consistência e fomentam o reconhecimento das contribuições dos estudio‑ sos e educadores para as novas gerações de pesquisadores; os primeiros inovadores desenvolveram novas técnicas e metodo‑ logias nos campos da saú­de, aptidão, desempenho e ativida‑ de física que se tornaram componentes essenciais do currículo central da Fisiologia do Exercício. Os compêndios publicados de 1900 a 1947 sobre exercício, treinamento e fisiologia do exercício também foram muito importantes.a

NOS PRIMÓRDIOS: ORIGENS DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO DESDE A ANTIGA GRÉCIA ATÉ A AMÉRICA NO INÍCIO DO SÉCULO XIX A Fisiologia do Exercício surgiu principalmente na Grécia an‑ tiga e na Ásia Menor, porém os temas sobre exercício, espor‑

a

Buskirk11 fornece uma bibliografia de livros e artigos de revisão sobre exercício, aptidão e fisiologia do exercício de 1920 a 1979. Berryman6 lista muitos com‑ pêndios e ensaios desde a época de Hipócrates até o período da Guerra Civil nos EUA.

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Introdução: Uma Visão do Passado

Quadro 1  • Exemplos de Compêndios Sobre Anatomia e Fisiologia, Antropometria, Exercício e Treinamento em Fisiologia do Exercício (1801-1947)   continuação Ano

Autor e Texto

Ano

Autor e Texto

1881

Huxley TH, Youmans WJ. The Elements of Physiology and Hygiene: A Text-Book for Educational Institutions. New York: Appleton and Co., 1881. Martin HN, Martin HC. The Human Body. A Beginner’s Text-book of Anatomy, Physiology and Hygiene. New York: H. Holt and Company, 1884 (261 p); revised, 1885. Martin HN, Martin HC. The Human Body. A Beginner’s Text-book of Anatomy, Physiology and Hygiene, with Directions for Illustrating Important Facts of Man’s Anatomy from That of the Lower Animals, and with Special References to the Effects of Alcoholic and Other Stimulants, and of Narcotics. New York: Henry Holt and Son, 1885. Huxley TH, Martin HN. A Course of Elementary Instruction in Practical Biology. Rev. ed. London: Macmillan and Co., 1888. Lagrange F. Physiology of Bodily Exercise. New York: D. Appleton and Company, 1890. Hitchcock E, Seelye HH. An Anthropometric Manual, Giving the Average and Mean Physical Measurements and Tests of Male College Students and Method of Securing Them. 2nd ed. Amherst, MA: Williams, 1889. Kolb G. Physiology of Sport. London: Krohne and Sesemann, 1893. Galbraith AM. Hygiene and Physical Culture for Women. New York: Dodd, Mead and Company, 1895. Atkinson E. The Science of Nutrition. 7th edition. Boston: Damrell & Upham, 1896. Martin HN. The Human Body. An Account of Its Structure and Activities and the Conditions of Its Healthy Working. New York: Holt & Co., 1881; 3rd ed. rev., 1864; 4th ed. rev. 1885; 5th ed. rev., 1888, 1889 (621 p); 6th ed. rev., 1890, 1894 (621 p); 7th ed., 1896 (685 p); 8th ed. rev., 1896 (685 p). Seaver JW. Anthropometry and Physical Examination. A Book for Practical Use in Connection with Gymnastic Work and Physical Education. New Haven, CN: Press of the O.A. Dorman Co., 1896. Martin HN. The Human Body. A Text-book of Anatomy, Physiology and Hygiene; with Practical Exercises. 5th ed., rev. by George Wells Fitz. New York: H. Holt and Company. 1898 (408 p), 1899 (408 p); 5 editions 1900, 1902, 1911, 1912, 1930. Atwater WO, Bryant AP. Dietary Studies of University Boat Crews. U.S. Department of Agriculture, Office of Experiment Stations, Bulletin no. 25. Washington, DC: U.S. Government Printing Office, 1900. Howell WH, ed. An American Text-Book of Physiology. Vol. 1. Blood Lymph, and Circulation; Secretion, Digestion, and Nutrition; Respiration and Animal Heat; Chemistry of the Body. 2nd rev. Philadelphia: W.B. Saunders Company, 1900. Howell WH, ed. An American Text-Book of Physiology. Vol. 2. Muscle and Nerve; Central Nervous System; The Special Sense; Special Muscular Mechanisms; Reproduction. 2nd rev. Philadelphia: W.B. Saunders & Company, 1901.

1902

Hastings WW. A Manual for Physical Measurements for Use in Normal Schools, Public and Preparatory Schools, Boys Clubs, Girls Clubs, and Young Men’s Christian Associations. Springfield: Young Men’s Christian Association Training School, 1902. Demeny G. Les Bases Scientifiques de Education Physique. Paris. Felix Alcan, Editeur, 1903. Flint A. Collected Essays and Articles on Physiology and Medicine, 2 volumes. New York: D. Appleton and Company, 1903. Butts EL. Manual of Physical Drill. United States Army. New York: D. Appleton and Company, 1904. Mosso A. Fatigue. New York: G.P. Putnam’s Sons, 1904. Atwater WO, Benedict FG. A Respiration Calorimeter with Appliances for the Direct Determination of Oxygen.Washington, DC: Carnegie Institution of Washington, 1905. Flint A. Handbook of Physiology; for Students and Practitioners of Medicine. New York: The Macmillan Company, 1905. Hough T, Sedgewick WT. The Human Mechanism, Its Physiology and Hygiene and the Sanitation of Its Surroundings. New York: Ginn and Company, 1906. Sargent DA. Physical Education. Boston: Ginn and Company, 1906. Sherrington SC. The Integrative Action of the Nervous System. New Haven, CT: Yale University Press, 1906. Stevens AW, Darling ED. Practical Rowing and the Effects of Training. Boston: Little, Brown and Company, 1906. Fisher I. The Effect of Diet on Endurance: Based on an Experiment with Nine Healthy Students at Yale University, January-June, 1906. New Haven, CT: Tuttle, Morehouse and Taylor Press, 1908. Fitz GW. Principles of Physiology and Hygiene. 2nd ed. rev. New York: H. Holt and Company, 1908; 2nd ed. rev., 1908. McKenzie RT. Exercise in Education and Medicine. Philadelphia: W.B. Saunders Company, 1909. Cannon WB. The Mechanical Factors of Digestion. New York: Longmans, Green and Company, 1911. Barcroft J. The Respiratory Function of the Blood. Cambridge: Cambridge University Press, 1914. Goodman EH. Blood Pressure in Medicine and Surgery. Philadelphia: Lea & Febiger, 1914. Benedict F, Murchhauser J. Energy Transformation During Horizontal Walking. Carnegie Institute Publication. No. 231. Washington, DC: Carnegie Institute of Washington, 1915. Cannon WB. Bodily Changes in Pain, Hunger, Fear and Rage. New York: D. Appleton and Company, 1915. Haldane JS. Organism and Environment as Illustrated by the Physiology of Breathing. New Haven: Yale University Press, 1917. Fisher I. The Effect of Diet on Endurance. New Haven: Yale University Press, 1918. Lewis T. The Soldier’s Heart and the Effort Syndrome. New York: P.B. Hoeber, 1918.

1884

1885

1888

1888 1889

1893 1895 1896 1896

1896

1898

1900

1900

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1909 1911 1914 1914 1915

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1918 1918

Continua

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Introdução: Uma Visão do Passado

tes, jogos e saú­de já preocupavam até mesmo as civilizações mais primitivas, como as culturas Minoana e Miceniana, os grandes impérios bíblicos de David e Salomão, a Síria, Ba‑ bilônia, Média e Pérsia, incluindo os impérios de Alexandre. Outras referências primitivas aos esportes, aos jogos e às prá‑ ticas de saú­de (higiene pessoal, exercício e treinamento) fo‑ ram registradas nas antigas civilizações da Síria, Egito, Ma‑ cedônia, Arábia, Mesopotâmia e Pérsia, Índia e China. Tipton narra as doutrinas e os ensinamentos de Susruta (também cha‑ mado Sushruta, um médico hindu) acerca da in­fluên­cia das diferentes modalidades de exercício sobre a saú­de e as doen­ ças humanas.67 Como exemplo, Tipton assinala que Susruta considerava a obesidade como uma doen­ça causada por um aumento no humor vayu (em virtude de aumento do quilo lin‑ fático), e achava que o sedentarismo contribuía para a obe‑ sidade. Entretanto, a principal in­fluên­cia sobre a civilização ocidental veio dos médicos gregos da Antiguidade – Herodi‑ cus (5o ­século a.C.), Hipócrates (460 a 377 a.C.) e Claudius Galenus, ou Galeno (131 a 201 d.C.b). Herodicus, que era médico e atleta, defendia enfaticamen‑ te a dieta apropriada ao treinamento físico. Seus trabalhos, as‑ sim como seus seguidores devotados, influenciaram o famoso médico Hipócrates (“pai da medicina preventiva”), a quem se atribui a autoria de 87 tratados sobre medicina – vários deles relativos à saú­de e higiene – durante a influente Idade Áurea da Grécia.7,43 Hipócrates demonstrou uma profunda compre‑ ensão do sofrimento humano, enfatizando o lugar do médico na cabeceira dos pacientes. Atualmente, os médicos prestam o Juramento de Hipócrates clássico ou moderno (www.pbs.

Hipócrates (460‑377 a.C.)

org/wgbh/nova/doctors/oath_classical.html) que tem por base o Corpus Hippocraticum de Hipócrates. Cinco séculos depois de Hipócrates, quando o Império Romano começa a declinar, surgiu Galeno, o médico mais co‑ nhecido e influente de todos os tempos. Filho de um arquiteto

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O Mundo Segundo Galeno. Os pontos brancos referem‑se às 14 principais cidades da época.

bSegundo Green, as datas para o nascimento de Galeno são estimativas baseadas em uma anotação feita pelo próprio Galeno quando, aos 38 anos de idade, foi médico pessoal dos imperadores romanos Marcus Aurelius e Lucius Verus.24 A bibliografia de Siegel é uma excelente fonte de referências sobre Galeno.64

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i­ nfluente Shifa (The Book of Healing) e Al Qanun fi Tibb (The Canon of Medicine) acerca das funções corporais,68 assim co‑ mo as contribuições de Da Vinci (1452‑1519; p. xxxi), Michael Servetus (1511‑1564; descobriu que o sangue fluía na circula‑ ção pulmonar sem movimentar‑se diretamente do ven­trículo direito para o esquerdo), Realdus Columbus­(1516‑1559; alu‑ no de Vesalius que desenvolveu conceitos acerca da circula‑ ção pulmonar e de que o coração apresenta dois ven­trículos, e não três como era postulado pela escola galênica), Andreas Vesalius (1514‑1564; p. xxxii), Santorio (1561‑1636, p. xxxii) e William Harvey (1578‑1657; p. xxxiii). A época da fisiologia do exercício mais “moderna” in‑ clui os perío­dos da Renascença, do Iluminismo e da Desco‑ berta Científica na Europa. Foi então que as ideias de Galeno influenciaram os trabalhos dos primeiros fisiologistas, ana‑ tomistas médicos e professores de higiene e saú­de.48,57,58 Por exemplo, em Veneza, em 1539, o médico italiano Hieronymus Mercurialis (1530‑1606) publicou De Arte Gymnastica Apud Ancientes (A Arte da Ginástica Entre os Antigos). Esse texto, muito influenciado por Galeno e por outros antigos autores gregos e latinos, afetou profundamente as publicações subse‑ quentes sobre o treinamento físico e o exercício (então deno‑ minados ginástica) e a saú­de (higiene), não apenas na Europa (influenciando o sistema sueco e dinamarquês de ginástica), mas também na América de então (movimento de ginástica e de higiene do ­século XIX). O painel na Figura 1, redese‑ nhado de De Arte Gymnastica, reconhece a antiga influência grega de um dos famosos ensaios de Galeno, Exercícios com

Figura 1  •  A in­fluên­cia da Grécia Antiga no famoso ensaio de Galeno, Exercícios com a Pequena Bola, e nos exercícios específicos de fortalecimento (arremesso do disco e subida na corda) apareceu no De Arte Gymnastica, de Mercurialis, um tratado sobre as muitas aplicações do exercício para obter benefícios médicos e de saú­de, preventivos e terapêuticos. Mercurialis preferia o arremesso do disco para ajudar os pacientes que sofriam de artrite e para aprimorar a função dos músculos do tronco e dos braços. Ele aconselhava a subida na corda por não gerar problemas de saú­de e acreditava firmemente na caminhada (um ritmo leve era bom para estimular a conversação, e um ritmo mais acelerado poderia estimular o apetite e ajudar na digestão). Acreditava ele também que a escalada de montanhas era um bom exercício para os que tinham problemas nas pernas, que o salto em distância era desejável (porém não para as mulheres grávidas), mas que as quedas e acrobacias não eram recomendadas, pois poderiam produzir efeitos adversos em virtude do impacto dos intestinos contra o diafragma! Os três painéis acima representam como os exercícios poderiam ter sido rea­li­zados durante a época de Galeno.

a ­Pequena Bola, e seu esquema técnico de exercícios específi‑ cos de fortalecimento (arremesso do disco e subida na corda).

PERÍODO DA RENASCENÇA AO SÉCULO XIX As novas ideias formuladas durante a Renascença demoli‑ ram quase todas as ideias herdadas da Antiguidade. A máqui‑ na de impressão de Johannes Gutenberg (aproximadamente 1400‑1468 d.C.) disseminou o conhecimento tanto clássico quanto recém‑adquirido. As pessoas comuns podiam apren‑ der acerca de eventos locais e mundiais. A instrução tornou‑se mais acessível, pois as universidades proliferaram em centros como Oxford, Cambridge, Colônia, Heidelberg, Praga, Paris, Angers, Orleans, Viena, Pádua, Bolonha, Siena, Nápoles, Pi‑ sa, Montpellier, Toulouse, Valência, Lisboa e Salamanca. A arte rompeu com as formas do passado, enfatizando a perspec‑ tiva espacial e as representações realistas do corpo humano. O sobrenatural ainda influenciava as discussões sobre os fenômenos físicos, porém muitas pessoas passaram do dog‑ ma para a experimentação como fonte de conhecimento. Por exemplo, a medicina teve que enfrentar as novas doen­ças dis‑ seminadas pelo comércio com terras distantes. Pragas e epi‑ demias dizimaram pelo menos 25 milhões de pessoas por toda a Europa em apenas 2 anos (1348‑1350; www.pegasplanet. com/articles/EuropeanBlackPlaque.htm). Novas cidades e po‑ pulações que se expandiam em cidades confinadas produziam poluição ambiental e pestilência, obrigando as autoridades a enfrentar novos problemas relativos aos serviços de saú­de pú‑ blica comunitária e ao tratamento de enfermos e moribundos. A ciên­cia ainda não havia solucionado os problemas associa‑ dos aos agentes transmissores de doen­ças, tais como insetos e ratos. Com o crescimento das populações em toda a Europa e em outros locais, a assistência médica tornou‑se mais impor‑ tante para todos os níveis da sociedade. Infelizmente, o conhe‑ cimento médico estava aquém das necessidades. Por cerca de 12 ­séculos, houve pouco progresso em relação à medicina gre‑ ga e romana. Os trabalhos dos antigos médicos foram perdi‑ dos ou preservados apenas no mundo árabe. Graças ao prestí‑ gio dos autores clássicos, Hipócrates e Galeno ainda domina‑ ram o ensino de Medicina até o final do s­ éculo XV. Entretanto, as descobertas da Renascença modificaram profundamente as teorias desses médicos. Os novos anatomistas foram muito além das noções simplistas dos quatro humores (fogo, terra, água, ar) e de suas características (quente, seco, frio e úmido) quando descobriram as complexidades dos mecanismos circu‑ latórios, respiratórios e excretórios.7,9 Uma vez redescobertas, essas novas ideias causaram uma grande comoção. O Vaticano parecia proibir as dissecções humanas, porém inúmeras escolas de medicina “progressis‑ tas” con­ti­nuaram a realizá‑las, sancionando, em geral, um ou dois cadáveres por ano, ou com a permissão oficial para rea­ li­zar uma “anatomia” (o antigo nome para dissecção) a cada 3 anos. A rea­li­zação das necropsias ajudava os médicos a so‑ lucionar questões legais acerca da morte de uma pessoa, ou a determinar a causa de uma doen­ça. Na metade do s­ éculo XIII, na University of Bologna (fundada em 1088 como uma escola

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Esboço anatômico de estômago, intestino, rim e pân­creas feito por Da Vinci.

Homem Vitruviano de Da Vinci.

Uma explosão de novos conhecimentos nas ciên­cias físicas e biológicas ajudou a preparar o terreno para as futuras descober‑ tas sobre fisiologia humana durante o repouso e o exercício.1

tos dos desenhos de Da Vinci se perderam por quase 2 sécu‑ los, eles não influenciaram a pesquisa anatômica subsequente. O trabalho de Da Vinci baseou‑se em descobertas pré‑ vias e possibilitou outras descobertas feitas por dois artis‑ tas amigos. Leon Battista Alberti (1404‑1472), um arquite‑ to que aperfeiçoou as perspectivas tridimensionais, as quais influenciaram os conceitos de Da Vinci acerca das correla‑ ções internas. Os desenhos de Da Vinci (apesar de não terem sido ­publicados durante sua vida) inspiraram, sem nenhu‑ ma dúvida, o incomparável anatomista flamengo Vesalius (1514‑1564). Esses três anatomistas exemplares da Renas‑ cença possibilitaram aos fisiologistas compreenderem os sis‑ temas do corpo com exatidão técnica, e não com tendencio‑ sidade teó­rica.

Leonardo da Vinci (1452‑1519)

Albrecht Dürer (1471‑1528)

Da Vinci dissecou ca‑ dáveres no hospital de Santa Maria Nuova, em Florença, e fez desenhos anatômicos detalhados. Por maior que fosse a exatidão dos esbo‑ ços, eles ainda preservavam as ideias galênicas. Apesar de nunca ter visto os poros do septo do coração, ele os incluiu, acreditando que existiam porque Galeno os “observara”. Da Vinci foi o primeiro a desenhar com exatidão as estruturas inter‑ nas do coração e a construir modelos da função valvar que mostravam como o sangue fluía apenas em única direção. Es‑ sa observação contradizia a noção de Galeno sobre o fluxo e o refluxo do sangue entre as câmaras do coração. Visto que mui‑

Dürer, um contemporâneo alemão de Da Vinci, ampliou a preocupação do italiano pelas dimensões ­ideais, como re‑ presentado no famoso Homem Vitruviano de 1513 de Da Vin‑ ci, ao ilustrar as diferenças relacionadas com a idade nas cor‑ relações dos segmentos corporais formuladas pelo arquiteto romano do primeiro ­século antes de cristo Marcus Vitruvius Pollio (aproximadamente 90‑20 a.C.; De architectura libri de‑ cem [Dez livros sobre arquitetura]). Dürer criou um cânone de proporção, considerando a altura total como unidade. Por exemplo, em seu esquema, o comprimento do pé era um sexto desse total, a cabeça um sétimo e a mão um décimo. Confian‑ do muito mais em suas habilidades artísticas e de desenhista do que na comparação objetiva, Dürer estabeleceu a razão de altura entre homens e mulheres como sendo de 17 para 18 (que, logo a seguir, constatou‑se ser incorreta). Não obstante, o trabalho de Dürer inspirou Behnke,69 na década de 1950, a quantificar as proporções corporais em padrões de referência a fim de avaliar a composição corporal em homens e mulheres (ver Capítulo 28).

O progresso na compreensão da forma anatômica huma‑ na abriu caminho para os especialistas em fisiculturismo e hi‑ giene elaborarem exercícios específicos para aprimorar a for‑ ça corporal global e os esquemas de treinamento destinados a preparar para o remo, o boxe, as lutas, a caminhada competiti‑ va e as atividades e competições de pista e de campo.

Realizações Notáveis pelos Cientistas Europeus

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: Raízes e Perspectivas Históricas  

de uma balança, o arcabouço registrava as modificações no peso corporal. Por 30 anos, Santorio dormiu, comeu, trabalhou e man‑ teve relações sexuais nesse dispositivo de pesagem a fim de registrar qual era a modificação em seu peso quando comia, jejuava ou excretava. Ele criou o termo “transpiração insensí‑ vel” para explicar as diferenças no peso corporal, pois acre‑ ditava que o peso era ganho e perdido pelos poros durante a respiração. Privando‑se com frequência de alimentos sólidos e líquidos, Santorio determinou que a modificação diá­ria na massa corporal aproximava‑se de 1,25 kg. O livro de Santo‑ rio sobre aforismos médicos, De Medicina Statica Aphorismi (1614), chamou a atenção em âmbito mundial. Apesar de es‑ se italiano inventor de instrumentos, treinado cientificamente, não ter explicado o papel da nutrição no aumento ou na perda de peso, Santorio inspirou os futuros pesquisadores do ­século XVIII na ­área do metabolismo pela quantificação dos efeitos metabólicos.

William Harvey (1578‑1657) Harvey descobriu que o sangue circula con­ti­nuamente em uma única direção e, exa‑ tamente como fez Vesalius, derrubou 2.000 anos de dog‑ ma médico. A vivisseção ani‑ mal contestara a suposição de que o sangue movimentava‑se da direita para a esquerda do coração através de poros exis‑ tentes no septo – poros que até mesmo Da Vinci e Vesa‑ lius acreditavam existir. Har‑ vey anunciou sua descoberta durante uma dissecção‑conferência de 3 dias em 16 de abril de 1616, na instituição médica mais antiga da Inglaterra – o Royal College of Physicians, em Londres, fundado original‑ mente em 1518 por um pequeno grupo de médicos eminentes. Doze anos depois, publicou os detalhes em uma monografia de 72 páginas, Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et San‑ guinis in Animalibus (Um Tratado Anatômico Sobre o Movi‑ mento do Coração e do Sangue em Animais; www.bartleby. com/38/3/1.html). Harvey estava ciente da singularidade de suas contribuições e escreveu esses pensamentos premonitó‑ rios na introdução de sua obra‑prima: Finalmente, cedendo aos pedidos de meus amigos, que pode‑ riam todos ter sido participantes em meus trabalhos, e movido em parte pela inveja de outros, os quais ouviram minhas opi‑ niões com mentes preconceituosas e não as compreenderam e tentaram difamar‑me publicamente, eu decidi publicá‑las, pa‑ ra que todos possam formar uma opinião a meu respeito assim como de meus trabalhos. Tomei essa decisão conscientemente, tendo constatado que Hieronymus Fabricius de Aquapendente, apesar de ter delineado, com exatidão e sabedoria, quase cada uma das várias partes dos animais em um trabalho especial, não examinou o coração. Finalmente, se algum proveito ou benefí‑ cio puder ser proporcionado por meus trabalhos, talvez eu não tenha vivido em vão… Portanto, talvez isso seja constatado com relação ao coração na atua­li­da­de; ou então outros, pelo menos,

começando a partir daí, com o caminho apontado para eles, pos‑ sam avançar sob a orientação de um gênio mais feliz, possam ter a oportunidade de prosseguir de uma maneira mais afortunada e investigar com maior exatidão.

Ao combinar a nova técnica de experimentação em cria‑ turas vivas com a lógica matemática, Harvey deduziu que, ao contrário da sabedoria convencional, o sangue fluía em uma única direção – do coração para as artérias e, das veias, de volta para o coração. A seguir, atravessa os pulmões antes de completar um circuito e voltar a penetrar no coração. Harvey demonstrou publicamente como se processava o fluxo unidi‑ recional do sangue, colocando um torniquete ao redor do bra‑ ço de um homem para rea­li­zar a constrição do fluxo sanguí­ neo arterial na direção do antebraço e eliminar o pulso (ver ilustração abaixo). Ao afrouxar o torniquete, Harvey permitia que algum sangue penetrasse nas veias. A aplicação de pres‑ são em veias específicas forçava o sangue de um segmento pe‑ riférico, onde havia pouca pressão, para as veias previamente vazias. Desse modo, Harvey provou que o coração bombeava o sangue em um sistema unidirecional fechado (circular), das artérias para as veias e de volta para o coração. Segundo suas próprias palavras: Fica demonstrado, pela estrutura do coração, que o sangue é transferido con­ti­nuamente através dos pulmões para a aorta, co‑ mo se fosse por duas batidas de um fole de água para elevar a água. Foi comprovado, por meio de uma ligadura, que ocorre a passagem de sangue das artérias para as veias. Portanto, foi de‑ monstrado que o movimento contínuo do sangue em um círculo é induzido pelo batimento do coração.21

As experiências de Harvey com carneiros comprovaram matematicamente que a massa de sangue que passa pelo cora‑ ção do carneiro em determinado perío­do de tempo fixo é maior que o volume que o corpo poderia produzir – uma conclusão

Famosa ilustração de Harvey demonstrando o fluxo unidirecional da circulação.

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: Raízes e Perspectivas Históricas  

James Lind (1716‑1794)

Joseph Black (1728‑1799)

Treinado em Edinburgh, Lind entrou na Marinha Britâ‑ nica como Surgeon’s Mate em 1739 (www.sportsci.org/news/ history/lind/lind_sp.html). Du‑ rante uma prolongada viagem pelo Canal da Mancha, em 1747, no H.M.S. Salisbury, de 960 toneladas e 50 canhões, Lind realizou uma experiência decisiva, “o primeiro ensaio clínico planejado e controlado” que modificou o rumo da me‑ dicina naval. Ele sabia que o escorbuto (“a grande peste do mar”) costumava matar dois terços da tripulação de um na‑ vio. Sua dieta incluía 1 libra e 4 onças de biscoitos de queijo por dia, 2 onças de carne salgada 2 vezes/semana, 2 onças de ­peixe seco e manteiga 3 vezes/semana, 8 onças de ervilhas 4 dias por semana e 1 galão de cerveja diariamente. Em virtu‑ de da privação de vitamina C, os marinheiros apresentavam ­escorbuto. Ao acrescentar fruta fresca em sua dieta, Lind for‑ talecia seu sistema imune, de forma que os marinheiros ingle‑ ses não sucumbiam mais nas viagens prolongadas. Do Tre‑ atise on the Scurvy de Lind (1753) foi transcrito o seguinte trecho:35

Após formar‑se pela Esco‑ la de Medicina de Edinburgh,­ Black tornou‑se professor de Quí­mica em Glasgow. Experi­ ments Upon Magnesia Alba, Quicklime, and Some Other Alcaline Substances (1756) determinou que o ar continha o gás dió­xido de carbono. Ele observou que o carbonato (a cal) perdia 50% de seu peso após queimar. Black racioci‑ nou que a remoção do ar da cal tratada com ácidos produzia uma nova substância, que ele de‑ nominou “ar fixo”, ou dió­xido de carbono (CaCO3 5 CaO 1 CO2). A descoberta de Black de que o gás existia livremente ou combinado em outras substâncias estimulou as experiências subsequentes sobre a composição quí­mica dos gases.

Em 20 de maio de 1747, escolhi 12 pacientes com escorbuto a bordo do Salisbury no mar. Seus casos eram extremamente se‑ melhantes. Todos eles apresentavam, em geral, gengivas pútri‑ das, manchas na pele e lassidão, com fraqueza dos joelhos. … A consequência foi que os bons efeitos mais súbitos e visíveis foram obtidos com a utilização de laranjas e limões; um daque‑ les que recebeu essa dieta estava apto a cumprir suas funções no final de 6 dias. Em verdade, as manchas ainda não tinham desa‑ parecido naquela época, e as gengivas não se apresentavam sau‑ dáveis; porém, sem nenhum outro remédio além de um gargare‑ jo para a boca, ele tornou‑se bastante saudável antes de chegar‑ mos a Plymouth, o que aconteceu em 16 de junho. O outro foi aquele que mais se recuperou de sua condição; e, estando agora perfeitamente bem, foi designado como enfermeiro para o res‑ tante dos enfermos.… Depois das laranjas, achava eu que a ci‑ dra exercia os melhores efeitos. Em verdade, isso não foi muito acertado. Entretanto, aqueles que a receberam encontravam‑se em um estado mais razoá­vel de recupe­ração que os outros no final da quinzena, que foi o perío­do de tempo durante o qual to‑ das essas ações diferentes foram con­ti­nuadas, com exceção das laranjas. A putrefação de suas gengivas, mas especialmente sua lassidão e fraqueza, melhoraram bastante, e seu apetite também melhorou.

Lind publicou dois livros:65 An Essay on Preserving the Health of Seamen in the Royal Navy (1757) e Essay on Dis‑ eases Incidental to Europeans in Hot Climates (1768). Sen‑ do facilmente acessíveis, seus livros foram traduzidos para o alemão, o francês e o holandês. A grande ênfase de Lind so‑ bre a importância crucial dos suplementos dietéticos precede as práticas modernas. Seu esquema de tratamento derrotou o escorbuto, mas transcorreram 50 anos com muito mais vidas perdidas antes de o Almirantado Britânico exigir frutas cítri‑ cas em todos os navios.

Joseph Priestley (1733‑1804) Apesar de ter descoberto o oxigênio ao aquecer o óxido de mercúrio vermelho em um vaso fechado, Priestley defen‑ dia obstinadamente a teoria do flogisto, que enganara outros cientistas. Repudiando a teoria de Lavoisier (1743‑1794) de que a respiração produzia dió­ xido de carbono e água, Pries‑ tley continuou acreditando em um componente imaterial (flo‑ gisto) que escapava suposta‑ mente das substâncias que es‑ tavam sendo queimadas. Ele discursou na Royal Society acer‑ ca do oxigênio em 1772, e publicou Observations on Different Kinds of Air em 1773. Exaltado por sua descoberta, Priestley

Laboratório de Priestley em Londres.

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: Raízes e Perspectivas Históricas  

­ avoisier da intolerância de seus compatriotas revolucioná‑ L rios. O tribunal jacobino o decapitou em 1794. Mais uma vez, a resistência irrefletida contra a ciên­cia inovadora retardou temporariamente o triunfo da verdade.

Lazzaro Spallanzani (1729‑1799) Fisiologista italiano de grande talento, Spallanzani aca‑ bou com o conceito de geração espontânea ao estudar a fertili‑ zação e a contracepção em ani‑ mais. Em um estudo famoso da digestão, ele aprimorou expe‑ riências sobre regurgitação se‑ melhantes àquelas do cientista francês René‑Antoine Fercault de Réaumur (1683‑1757). A obra Digestion in Birds (1752) esclarecera como ele havia recupe­rado um alimento parcial‑ mente digerido da goela de um milhano.43 Spallanzani engo‑ liu uma esponja amarrada na extremidade de um barbante e, a seguir, a regurgitou. Ele constatou que a esponja havia ab‑ sorvido uma substância que dissolvia o pão e vários tecidos animais, observando assim, indiretamente, como funcionam os sucos gástricos. Suas experiências com animais mostraram que os tecidos do coração, estômago e fígado consomem oxi‑ gênio e liberam dió­xido de carbono, até mesmo em criaturas sem pulmões. A ideia de Spallanzani de que a respiração e a combustão ocorriam dentro dos tecidos era nova e apareceu postumamen‑ te, em 1804. Um ­século mais tarde, esse fenômeno seria deno‑ minado respiração interna.2

­ avoisier sobre a quantidade de calor liberada quando o corpo L oxidava um peso igual de carboidrato ou de gordura. Segun‑ do Berthollet, “a quantidade de calor liberada na oxidação in‑ completa de uma substância era igual à diferença entre o valor calórico total da substância e aquele dos produtos formados”.

Joseph Louis Proust (1755‑1826) Proust provou que uma substância pura isolada no laboratório ou encontrada na natureza sempre contém os mesmos elementos nas mes‑ mas proporções. Conhecida como a Lei das Proporções Definidas, a ideia de Proust acerca da constância quí­mica das substâncias proporcionou um importante marco para os futuros exploradores nutricio‑ nais, ajudando‑os a analisar os principais nutrientes e a calcu‑ lar o metabolismo energético quando medido pelo consumo de oxigênio.

Louis‑Joseph Gay‑Lussac (1778‑1850)

A morte prematura de Lavoisier não encerrou a pesquisa em Nutrição e Medicina. Durante os 50 anos seguintes, os cientis‑ tas descobriram a composição quí­mica de carboidratos, lipí‑ dios e proteí­nas e esclareceram ainda mais a equação do equi‑ líbrio energético.12

Em 1810, Gay‑Lussac, aluno de Berthollet, analisou a composição quí­mica de 20 substâncias animais e vege‑ tais. Colocou as substâncias vegetais em uma de três ca‑ tegorias, dependendo de sua proporção de átomos de hi‑ drogênio para oxigênio. Uma classe de compostos que ele denominou sacarina (identi‑ ficada a seguir como carboi‑ drato) foi aceita por William Prout em sua classificação dos três macronutrientes básicos.

Claude Louis Berthollet (1748‑1822)

William Prout (1785‑1850)

Quí­ mico francês e con­ tem­po­râneo de Lavoisier, Ber‑ thollet (de guarda‑pó branco na figura à direita) identificou as “substâncias voláteis” asso­ ciadas aos tecidos animais. Uma dessas “substâncias”, o ni­ trogê­nio, era produzida quando­ o gás amônia era queimado em oxigênio. Berthollet mostrou­ que os tecidos normais­não con­tinham amônia. Ele acredi‑ tava que o hidrogênio unia‑se ao nitrogênio durante a fermen‑ tação para produzir amônia. Berthollet criticou as ideias de

Em conformidade com os estudos de Lavoisier e de Sé‑ guin sobre atividade muscu‑ lar e respiração, Prout, um in‑ glês, mediu o dió­xido de car‑ bono exalado por homens que se exercitavam até a ocorrên‑ cia de fadiga (Annals of Phi‑ losophy, 1813). O exercício moderado, como uma cami‑ nhada, sempre elevava a pro‑ dução de dió­xido de carbono até um platô. Essa observação prenunciou o moderno conceito de cinética de troca gasosa em equilíbrio dinâmico durante o exercício. Apesar de não ter conseguido determinar a quantidade exata de dió­xido de

Metabolismo e Fisiologia no Século XIX

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Introdução: Uma Visão do Passado

Henri Victor Regnault (1810‑1878)

Centenas de quí­micos foram treinados no laboratório de Liebig em Giessen, muitos deles tendo alcançado reputação internacional pelas descobertas pioneiras em Quí­mica. Os interesses de Liebig incluíam muitos tópicos na Quí­mica, e não apenas relacionados estritamente a essa ciência. Sua pesquisa com os compostos quí­ micos produziu os alicerces da indústria dos corantes e cores novas e brilhantes. (Foto cortesia de Magnus Mueller, Liebig Museum, Giessen, Alemanha.)

incapazes de comentar seus cálculos teó­ricos, a menos que eles mesmos alcançassem seu nível de perícia. Na metade do ­século, o fisiologista Adolf Fick (1829‑ 1901) e o quí­mico Johannes Wislicenus (1835‑1903) con‑ testaram o dogma de Liebig na acerca do papel da proteí­ no exercício. Sua experiência simples media as mudanças no nitrogênio urinário durante a escalada de uma montanha. A proteí­na degradada não poderia ter fornecido toda a energia necessária para a longa caminhada. O resultado desacreditou a principal afirmação de Liebig sobre o metabolismo das proteí­ nas para suprir a energia necessária para o exercício vigoroso. Apesar de errôneas, as noções de Liebig acerca da proteí­ na como fonte de energia primária para o exercício alcançaram o público em geral. Na virada do século XX, uma ideia que so‑ brevive até hoje parecia incontestável: a proeza atlética exigia uma grande ingestão de proteí­na. Ele associou seu nome a dois produtos comerciais: Liebig’s Infant Food (Alimento Infantil de Liebig), anunciado como substituto para o leite materno, e Liebig’s Fleisch Extract (Extrato Fleisch de Liebig [extrato de carne]), que conferiam, hipoteticamente, benefícios especiais ao corpo. Liebig argumentava que o consumo de seu extrato e da carne ajudaria o corpo a rea­li­zar um “trabalho” extra, des‑ tinado a transformar o material vegetal em substâncias úteis. Ainda hoje, as revistas especializadas em aptidão elogiam os suplementos proteicos para um desempenho máximo, com pouca confirmação científica. Sejam quais forem os méritos da alegação de Liebig, o debate con­ti­nua, alicerçado nos estudos metabólicos de W.O. Atwater (1844‑1907), de F.G. Benedict (1870‑1957) e de R.H. Chittenden (1856‑1943), nos EUA, e de M. Rubner (1854‑1932), na Alemanha.12

Com seu colega Jules Reiset, Henri Regnault, professor de quí­mica e física na Universidade de Paris, utilizou a espiro­ metria de circuito fechado para determinar o quociente respi‑ ratório (QR; dió­xido de carbono ÷ oxigênio) em cães, insetos, bichos‑da‑seda, minhocas e rãs (1849). Os animais eram co‑ locados em uma jarra com formato de sino, lacrada, de 45 l, circundada por uma camisa d’água (ver ilustração a seguir). Uma solução de carbonato de potássio filtrava o gás dió­xido de carbono produzido durante a respiração. A água que subia em um receptáculo de vidro forçava o oxigênio para dentro da jarra a fim de substituir a quantidade consumida durante o me‑ tabolismo energético. Um termômetro registrava a temperatu‑ ra e um manômetro media as variações da pressão na câmara. Para cães, aves e coelhos, privados de alimento, o QR era me‑ nor do que quando esses animais consumiam carne. Regnault e Reiset raciocinaram que os animais privados de alimentos subsistiam consumindo seus próprios tecidos. Os alimentos nunca eram destruí­dos completamente durante o seu metabo‑ lismo, pois a ureia e o ácido úrico eram recupe­rados na urina.

Regnault estabeleceu as relações entre diferentes tama‑ nhos corporais e taxas metabólicas. Essas relações precede‑ ram a lei da ­área superficial e os procedimentos das escalas alométricas usados atualmente na Ciên­cia do Exercício. Reg‑ nault e Reiset correlacionaram o consumo de oxigênio com a produção de calor e o trabalho corporal em animais: O consumo de oxigênio absorvido varia muito nos diferentes animais por unidade de peso corporal. É 10 vezes maior em pardais do que em galinhas. Visto que as diferentes espécies têm a mesma temperatura corporal, e levando‑se em conta que os animais menores apresentam uma ­área relativamente maior exposta ao ar ambiente, eles experimentam um efeito de resfria‑ mento substancial, o que torna necessário que as fontes de pro‑ dução de calor operem de uma maneira mais energética e que a respiração aumente.

Claude Bernard (1813‑1878) Claude Bernard, aclamado tipicamente como o maior fi‑ siologista de todos os tempos, sucedeu Magendie como pro‑ fessor de Medicina no Collège de France (www.sportsci.org/ news/history/bernard/bernard.html). Bernard foi interno em Medicina e Cirurgia antes de exercer a função de assistente de laboratório (préparateur) de Magendie em 1839. Três anos de‑ pois, ele acompanhou Magendie ao Hôtel‑Dieu (hospital), em Paris. Nos 35 anos seguintes, Bernard descobriu propriedades fundamentais concernentes à fisiologia. Participou na explo‑

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: Raízes e Perspectivas Históricas  

Pulsações Médias Idades (Anos)

Figura 2  • Esfigmógrafo avançado de Marey, incluindo porções originais de quatro traçados do pulso em diferentes condições. Foi somente no ­século seguinte, em 1928, que Boas e Goldschmidt (citação no texto de 1932 de Boas e Goldschmidt; ver Quadro 1) relataram suas experiências humanas com o primeiro cardiotacô­ metro eletrônico. (Goldschmidt inventara o ressonador de pulso para registrar a frequência do pulso em 1927.)

o esfigmógrafo, para fazer as determinações do pulso – o pre‑ cursor da moderna instrumentação cardiovascular (Figura 2). O Dr. Flint, um dos representantes de seis gerações de médicos que viveram de 1733‑1955, era bem treinado no mé‑ todo científico. Em 1858, recebeu o Prêmio da American Me‑ dical Association pela pesquisa básica sobre o coração, e sua tese para a escola de medicina, intitulada “The Phenomena of Capillary Circulation” (“O Fenômeno da Circulação Capi‑ lar”), foi publicada em 1878 no American Journal of the Me‑ dical Sciences. Uma característica dos compêndios de Flint era sua admiração pelo trabalho de outros eruditos. Estes in‑ cluíam o médico francês Claude Bernard (1813‑1878); as no‑ táveis observações do Dr. William Beaumont e as importantes descobertas de William Harvey. O Dr. Flint foi um escritor minucioso. Essa era uma abor‑ dagem animadora, sobretudo porque muitas “autoridades” na ­área do treinamento físico, exercício e higiene nos EUA e no resto do mundo não estavam devidamente informadas e não tinham base científica acerca do exercício e de seu possível papel na assistência de saú­de. Em sua obra de 1877, Flint es‑ creveu sobre muitos tópicos relacionados com o exercício. As seguintes passagens típicas são citações do livro de Flint de 1877, para sentir o sabor da ciên­cia emergente da Fisiologia do Exercício no final do ­século XIX: 1.  Influência da postura e do exercício sobre a frequência do pulso (p. 52‑53) Foi observado que a posição do corpo exerce enorme in­ fluên­cia sobre a rapidez do pulso. Experiências de natureza extremamente interessante foram feitas pelo Dr. Guy e outros, com a intenção de determinar a diferença no pulso nas diversas posturas. No homem, existe uma diferença de aproximadamen‑ te 10 batimentos entre as posições ortostática e sentada e de 15 batimentos entre a posição ortostática e o decúbito. Na mulher, as variações com a posição não são tão grandes. A média for‑ necida pelo Dr. Guy é, para o homem – de pé, 81; sentado, 71; deitado, 66; e para a mulher – de pé, 91; sentada, 84; deitada, 80. Isso é apresentado como a média de um grande número de observações. Influência de idade e sexo. Tanto no homem quanto na mu‑ lher, os observadores constataram sistematicamente uma grande diferença na rapidez da ação do coração em diferentes perío­dos da vida.

2a7 8 a 14 14 a 21 21 a 28 28 a 35 35 a 42 42 a 49 49 a 56 56 a 63 63 a 70 70 a 77 77 a 84

Homens 97 84 76 73 70 68 70 67 68 70 67 71

Mulheres 98 94 82 80 78 78 77 76 77 78 81 82

No início da vida não existe nenhuma diferença acen­tuada e constante na rapidez do pulso entre os sexos; entretanto, por ocasião da puberdade, o desenvolvimento das peculiaridades sexuais é acompanhado por aceleração da ação do coração na mulher, que con­ti­nua até mesmo na idade mais avançada. As diferenças em diferentes idades são mostradas no quadro apre‑ sentado acima, compilado a partir das observações do Dr. Guy. Influência do Exercício etc. – é um fato em geral aceito que o esforço ­muscular faz aumentar a frequência das pulsações do coração; e as experiências que acabam de ser citadas mostram que a diferença na rapidez, que é atribuí­da por alguns à mu‑ dança na posição (imagina‑se que algumas posições oferecem menos obstáculos à corrente do sangue do que outras), é devida principalmente ao esforço m ­ uscular. Em verdade, todos sabem que a ação do coração é muito mais rápida após um esforço violento, como correr, levantar um peso etc. As experiências sobre esse tópico remontam a uma época muito remota. Bryan Robinson, que publicou um tratado sobre “Animal Economy” (“Economia Animal”) em 1734, afirma, como resultado da ob‑ servação, que um homem em decúbito tem 64 pulsações por minuto; sentado, 68; após uma caminhada lenta, 78; após correr 4 milhas em 1 h, 100; e 140 a 150 após correr com a maior rapi‑ dez de que é capaz. Essa afirmação geral, que foi confirmada re‑ petidamente, mostra a poderosa in­fluên­cia do sistema ­muscular sobre o coração. O fato é tão familiar que é desnecessário nos determos sobre esse assunto. 2.  Influência da atividade ­muscular sobre a respiração (p. 150‑151) Quase todos os observadores concordam em que ocorre um aumento considerável na exalação de ácido carbônico duran‑ te e imediatamente após um exercício m ­ uscular. Nos insetos, o Sr. Newport constatou que, às vezes, é exalada uma quantidade maior em 1 h de agitação violenta do que em 24 h de repouso. Em um zangão, a exalação em 24 h era de 0,30 de uma polega‑ da cúbica e, durante um esforço ­muscular violento, a exalação em 1 h era de 0,34. Lavoisier reconheceu a grande in­fluên­cia da atividade ­muscular sobre as alterações respiratórias. Ao abor‑ darmos o consumo de oxigênio, mencionamos suas observações acerca das quantidades relativas de ar viciado em repouso e du‑ rante uma atividade. Os seguintes resultados das experiências do Dr. Edward Smith sobre a in­fluên­cia do exercício são bem definidos e sa‑ tisfatórios: Ao caminhar com um ritmo de 2 milhas por hora, a exalação de ácido carbônico durante 1 h era igual à quantidade produzida

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Introdução: Uma Visão do Passado

sugestões do Dr. W. T. Brigham de Boston e do Dr. Dudley A. Sargent (formado em medicina em Yale, 1878; professor assistente de treinamento físico e diretor do Hemenway Gym‑ nasium). Em 1889, o Dr. Hitchcock e seu colega no Departa‑ mento de Educação Física e Higiene, Hiram H. Seelye, MD (que exerceu também a função de médico da universidade de 1884‑1896), publicaram um manual antropométrico com 37 páginas, contendo cinco quadros de estatísticas antropométri‑ cas dos estudantes de 1861 a 1891. Esse compêndio continha descrições detalhadas para fazer mensurações que incluíam também testes ­oculares e exames dos pulmões e do coração antes de testar as pessoas para força ­muscular. Na última se‑ ção do manual, o Dr. Seelye escreveu instruções detalhadas referentes à maneira de usar os vários componentes da apa‑ relhagem do ginásio a fim de “aumentar e fortalecer o pesco‑ ço, corrigir os ombros arredondados ou curvados, aumentar o tamanho do tórax e a capacidade dos pulmões, fortalecer e ampliar o braço, os m ­ úsculos abdominais e as costas fracas, e aumentar e fortalecer as coxas, as panturrilhas, as pernas e os tornozelos”. O manual de Hitchcock e Seelye, o primei‑

A Muscular Tórax Bíceps Antebraço Coxa Panturrilha Não Muscular Abdome (média) Quadris Punho Joelhos

B Muscular Tórax Bíceps Antebraço Coxa Panturrilha Não Muscular Abdome (média) Quadris Punho Joelhos

ro no gênero dedicado à análise dos dados antropométricos e de força com base em mensurações detalhadas, influenciou outros­departamentos de educação física nos EUA (p. ex., ­Yale, ­Harvard, Wellesley, Mt. Holyoke), que passaram a in‑ cluir as mensurações antropométricas como parte do currículo de Educação Física e Higiene.g Uma razão pelo interesse inicial nas mensurações antropo‑ métricas consistia em demonstrar que, ao participar diariamen‑ te de exercícios vigorosos, eram obtidos resultados dese­jáveis, par­ticular­mente para o desenvolvimento ­muscular. Apesar de nenhum dos primeiros cientistas na ­área da Educação­Física ter usado a estatística para avaliar os desfechos de seus progra‑ mas de exercícios, é instrutivo aplicar os modernos métodos de análise antropométrica aos dados originais de ­Hitchcock sobre os estudantes matriculados no Amherst College, em 1882, e por ocasião de sua formatura, em 1886. A Figura 4 mostra co‑ mo o estudante comum modificava‑se em termos de dimen‑ sões antropométricas durante os 4 anos na universidade em relação aos padrões de referência de Behnke, apresentados no Capítulo 28. Observe o aumento drástico na circunferên‑ cia do músculo bíceps e as reduções nas re­giões do abdome

Turma de calouros (1882) –20 –15 –10 –5 0 +5 +10 +15 :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :... :....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....:

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Turma de doutorandos (1886) –20 –15 –10 –5 0 +5 +10 +15 :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :... :....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :....:....:....:....:....:....:....:....: :... :....:....:....:....:....:....:....:

+20

Figura 4  • Modificações nas mensurações selecionadas das circunferências de homens do Amherst College durante 4 anos nessa instituição, utilizando os padrões de referência de Behnke (apresentados no Capítulo 28). A. O peso corporal médio da classe de calouros em 1882 era de 59,1 kg (altura de 1,71 m). B. Quatro anos depois, o peso corporal da clas­ se passou a ter mais 5,5 kg e a altura aumentara em 7,4 cm.

gProvavelmente Hitchcock desconhecia o manuscrito de 1628 do instrutor de esgrima flamengo para a Corte Real Francesa, Gerard Thibault, que estudou as proporções corporais ideais e o sucesso na esgrima.59 Esse manuscrito, L’Académie de l’Espée, apareceu em uma época em que estavam sendo feitas desco‑ bertas importantes pelos cientistas europeus, particularmente anatomistas e fisiologistas, cujas contribuições desempenharam um papel muito significativo na experimentação laboratorial e na investigação científica. Se Hitchcock tivesse tido conhecimento dessa primeira tentativa de relacionar a avaliação antropomé‑ trica com o sucesso nos esportes, a aceitação da Antropometria no currículo universitário poderia ter sido mais fácil. Não obstante, apenas 67 anos depois que Hitchcock começou a fazer mensurações antropométricas em Amherst e 37 anos após a criação do laboratório científico de Educação Física de Harvard, em 1891, as mensurações antropométricas foram feitas para os atletas dos Jogos Olímpicos de 1928, em Amsterdã. Um dos atletas avaliados em Amsterdã, Ernst Jokl da África do Sul, tornou‑se médico e, a seguir, professor de Educação Física na University of Kentucky. Jokl foi membro e fundador do American College of Sports Medicine. Assim sendo, as ideias visionárias de Hitchcock acerca da importância da antropometria finalmente se popularizaram e, agora, essas técni‑ cas de avaliação são usadas sistematicamente na fisiologia do exercício para determinar o estado físico e a dinâmica entre fisiologia e desempenho. A aplicação mais moderna da antropometria é conhecida agora como cineantropometria. Esse termo, definido originalmente no International Congress of Physical Activity Sciences em combinação com os Jogos Olímpicos de Montreal de 1976,60 foi assim redefinido em 1980:59 “Cineantropometria é a aplicação da mensuração ao estudo das dimensões, formato, proporção, composição, maturação e função macroscópica em seres humanos. Tem por finalidade ajudar‑nos a compreender o movimento humano no contexto do crescimento, exercício, desempenho e nutrição. Estamos testemunhando sua finalidade essencial dignificante para os seres humanos que se concretiza através da aplicação na medicina, na educação e no governo.”

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Quadro 4  •  Artigos de Revisão Sobre o Exercício, 1922-1940 Ano

Autor e Artigo

1922 Hill AV. The mechanism of muscular contraction. Physiol Rev 1922;2:310. 1925 Cathcart EP. The influence of muscle work on protein metabolism. Physiol Rev 1925;5:225. 1925 Cobb S. Review on the tonus of skeletal muscle. Physiol Rev 1925;5:518. 1928 Vernon HM. Industrial fatigue in relation to atmospheric conditions. Physiol Rev 1928;8:1. 1929 Eggleton P. The position of phosphorus in the chemical mechanism of muscle contraction. Physiol Rev 1929;9:432. 1929 Richardson HB. The respiratory quotient (including: The source of energy used for muscular exertion). Physiol Rev 1929;9:61. 1930 Gasset HS. Contracture of skeletal muscle. Physiol Rev 1930;10:35. 1931 Milroy TH. The present status of the chemistry of skeletal muscular contraction. Physiol Rev 1931;11:515. 1932 Baetzer AM. The effect of muscular fatigue upon resistance. Physiol Rev 1932;12:453. 1932 Hill AV. The revolution in muscle physiology. Physiol Rev 1932;12:56. 1933 Jordan HE. The structural changes in striped muscle during contraction. Physiol Rev 1933;13:301. 1933 Steinhaus AH. Chronic effects of exercise. Physiol Rev 1933;13:103. 1934 Hinsey JC. The innervation of skeletal muscle. Physiol Rev 1934;14:514. 1936 Dill DB. The economy of muscular exercise. Physiol Rev 1936;16:263. 1936 Fenn WO. Electrolytes in muscle. Physiol Rev 1936;16:450. 1937 Anderson WW, Williams HH. Role of fat in diet. Physiol Rev 1937;17:335. 1939 Bozler E. Muscle. Annu Rev Physiol 1939;1:217. 1939 Dill DB. Applied Physiology. Annu Rev Physiol 1939;1:551. 1939 Millikan GA. Muscle hemoglobin. Physiol Rev 1939;19:503. 1939 Tower SS. The reaction of muscle to denervation. Physiol Rev 1939;19:1 1940 Hellebrandt FA. Exercise. Annu Rev Physiol 1940;2:411.

Um dos legados da “experiência de Harvard” dirigida por Fitz entre 1891 e 1899 foi um treinamento ministrado a um grupo de jovens estudantes que iniciaram suas carreiras com uma poderosa base científica no exercício e treinamento e sua relação com a saú­de. Lamentavelmente, teriam que transcor‑ rer cerca de 25 anos para que a próxima geração de professo‑ res de Educação Física com orientação científica (liderados por fisiologistas de renome mundial, como o ganhador do No‑ bel A. V. Hill e o ganhador da Menção Honrosa do ACSM em 1963, David Bruce Dill, que não era professor de Educação Física) pudesse exercer novamente uma poderosa in­fluên­cia sobre o currículo de Educação Física.

Estudos Sobre o Exercício nas Revistas de Pesquisa Outro evento notável que contribuiu para o crescimento da fisiologia do exercício ocorreu em 1898: o aparecimento de três artigos relacionados com a atividade física no primeiro vo‑ lume da American Journal of Physiology.k Esse evento foi se‑ guido, em 1921, pela publicação da renomada revista Physio‑ logical Reviews (http://physrev.physiology.org/). O Quadro 4 lista os artigos contidos nessa revista (e outros dois na Annual Review of Physiology) da primeira revisão dos mecanismos da contração ­muscular feita por A. V. Hill (www.sportsci.org/ news/history/hill/hill.html) em 1922, até a revisão clássica do exercício feita pelo Professor Francis Hellebrandt em 1940. A publicação alemã sobre fisiologia aplicada, Internationa‑

le Zeitschrift fur angewandte Physiologie einschliesslich Ar‑ beitsphysiologie (1929‑1973) foi uma importante revista para a pesquisa sobre fisiologia do exercício. O título atual dessa revista é European Journal of Applied Physiology and Occu‑ pational Physiology. A revista Journal of Applied Physiology (http://jap.physiology.org/) foi publicada pela primeira vez em 1948. Seu primeiro volume continha o trabalho, agora clássi‑ co, sobre as razões matemáticas dos dados fisiológicos com referência a tamanho e função corporais de autoria de J. M. Tanner, de leitura obrigatória para os fisiologistas do exercí‑ cio. A revista Medicine and Science in Sports apareceu pela primeira vez em 1969. Seu objetivo era integrar os aspectos tanto médicos quanto fisiológicos dos campos emergentes da Medicina do Esporte e da Ciên­cia do Exercício. O nome ofi‑ cial dessa revista foi mudado em 1980 (Volume 12) para Me‑ dicine and Science in Sports and Exercise (www.ms‑se.com).

O Primeiro Compêndio Sobre Fisiologia do Exercício: O Debate Continua Qual foi o primeiro compêndio sobre fisiologia do exercício? Vários compêndios recentes de Fisiologia do Exercício atri‑ buem o mérito de ter sido o “primeiro” à tradução inglesa do livro de Lagrange, The Physiology of Bodily Exercise, publi‑ cado originalmente em francês em 1888.6,66,69 Para merecer es‑ se reconhecimento histórico, acreditamos que a obra deveria satisfazer os seguintes critérios:

k

O fundador da American Journal of Physiology foi o fisiologista William T. Porter, do St. Louis College of Medicine e da Harvard Medical School, que conti‑ nuou como editor até 1914.10 A pesquisa de Porter tinha como foco a fisiologia cardíaca. Os três artigos do Volume 1 abordam (1) atividade física espontânea nos roedores e a influência da dieta (C. C. Stewart, Departamento de Fisiologia, Clark University), (2) controle neural do movimento muscular em cães (R. H. Cunningham, College of Physicians and Surgeons, Columbia University) e (3) percepção da fadiga muscular e atividade física (J. C. Welch, Hull Physiological Laboratory, University of Chicago). Como assinalado por Buskirk,11 ou outros quatro volumes da American Journal of Physiology (1898‑1901) continham mais 6 artigos sobre fisiologia do exercício produzidos pelos laboratórios de pesquisa experimental na Harvard Medical School, no Massachusetts Institute of Tech‑ nology, na University of Michigan e na Johns Hopkins University.

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exercício ligeiro a moderado na bicicleta ergométrica; força ­muscular; respostas cardiorrespiratórias durante o exercício em ritmo estável, avaliação da fadiga após um trabalho pesa‑ do; determinação do desempenho de endurance e fatores de controle neural relacionados com o desempenho motor hu‑ mano (Figura 10).

Contribuições do Laboratório de Fadiga de Harvard (1927‑1946) Muitos dos grandes cientistas do ­século XX com interesse no exercício estiveram relacionados com o Laboratório de Fa‑ diga de Harvard. Esse setor de pesquisa foi estabelecido por

A

B

C

Figura 10  •  A. O Professor Franklin Henry supervisionando os piques de 50 jardas (com intervalos de 5 jardas) no terraço do Harmon Gymnasium em UC Berkeley. O estudo de Henry28 foi estimulado pelas observações feitas por A. V. Hill, em 1927, acerca do fator “viscosidade” da contração ­muscular, que inicialmente ajudava a explicar o grande declínio na eficiên­cia metabólica para os ritmos rápidos de movimento e que a demanda de oxigênio da corrida aumentava com o cubo da velocidade. Henry confirmou que a eficiên­cia metabólica não se correlacionava com o fator viscosidade m ­ uscular.26,27 B. Henry fazendo mensurações antropométricas dos membros e do tronco em um velocista durante os estudos contínuos das características de força‑tempo do início do pique29 para avaliar em maior profundidade a equação teó­rica de A. V. Hill para a velocidade do pique. C. Henry registrando o momento dos movimentos iniciais da rea­li­zação do bloqueio em jogadores de futebol americano.44

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çamento na corrente sanguí­nea durante um exercício e por ex‑ posição às altitudes, como postulado pelo fisiologista escocês Sir John Scott Haldane (1860‑1936) e pelo inglês James Pries‑ tley.25 Em 1919, Krogh publicou relatórios de uma série de ex‑ periências (com três delas aparecendo na publicação Journal of Physiology, 1919) relativas ao mecanismo da difusão e do transporte de oxigênio nos ­músculos esqueléticos. Os detalhes dessas primeiras experiências são incluí­dos no compêndio de Krogh de 1936,37 porém ele era extremamente prolífico tam‑ bém em muitas outras á­ reas da ciên­cia.36‑40 Em 1920, Krogh foi agraciado com o Prêmio Nobel em Fisiologia ou Medici‑ na pela descoberta do mecanismo do controle capilar do flu‑ xo sanguí­neo no ­músculo em repouso e ativo (nas rãs). Para honrar as façanhas desse renomado cientista (incluindo 300 artigos científicos), foi dado seu nome ao instituto de pesquisa fisiológica em Copenhagen. Outros três pesquisadores‑fisiologistas dinamarque‑ ses, Erling Asmussen (1907‑1991; Prêmio de Citação do ACSM, 1976, e Menção Honrosa do ACSM em 1979), Erik ­Hohwü‑Christensen (1904‑1996; Menção Honrosa do ACSM em 1981) e Marius Nielsen (1903‑2000) rea­li­zaram estu‑ dos pioneiros em Fisiologia do Exercício. Esses “três mos‑ queteiros”, como eram desig‑ nados por Krogh, publicaram numerosos trabalhos de pes‑ quisa entre os anos de 1930 e os anos de 1970. Asmus‑ Os “três mosqueteiros”: Drs. sen, inicialmente assistente Erling Asmussen (à esquerda), no laboratório de Lindhard, Erik Hohwü‑Christensen (no centro) e Marius Nielsen (à ditornou‑se um pesquisador reita) (foto de 1988). produtivo especializado em arquitetura e mecânica das fibras ­muscula­res. Publicou tam‑ bém artigos com Nielsen e Christensen como coautores so‑ bre muitos tópicos aplicados, incluindo força m ­ uscular e de‑ sempenho, resposta ventilatória e cardiovascular às mudanças na postura e na intensidade do exercício, capacidade funcio‑ nal máxima durante o exercício rea­li­zado com os braços e as pernas, mudanças na resposta oxidativa do ­músculo durante o exercício, comparações do trabalho positivo e negativo, res‑ posta hormonal e da temperatura central durante as várias in‑ tensidades do exercício e função respiratória em resposta a reduções na pressão parcial do oxigênio. Como evidenciado em seu artigo clássico de revisão14 sobre exercício muscular, que cita muitos de seus próprios estudos (mais 75 referên‑ cias de outros pesquisadores escandinavos), a visão de As‑ mussen acerca da importância do estudo das funções bioló‑ gicas durante o exercício é tão relevante hoje como o era há mais de 41 anos, quando esse artigo foi publicado. Ele define claramente a Fisiologia do Exercício no contexto da Ciên­cia ­Biológica: A Fisiologia do Exercício Muscular pode ser considerada uma ciên­cia puramente descritiva: mede o quanto o organismo hu‑ mano consegue adaptar‑se aos estresses e às tensões do meio ambiente e, dessa forma, proporciona conhecimento útil para atletas, treinadores, engenheiros industriais, profissionais de saúde e profissionais da reabilitação acerca da capacidade de trabalho dos seres humanos e de suas limitações. No entanto,

a Fisiologia do Exercício Muscular faz parte também da Ciên­ cia Biológica Geral, ou Fisiologia, que tenta explicar como fun‑ cionam os organismos vivos, por meio das leis quí­micas e físi‑ cas que governam o mundo inanimado. Seu importante papel na Fisiologia reside no fato de que o exercício ­muscular, mais que a maioria das outras condições, sobrecarrega ao máximo essas funções. Respiração, circulação e regulação térmica são pouco solicitadas no estado de repouso. Ao observá‑las através dos estágios induzidos pelo aumento nas intensidades do traba‑ lho, consegue‑se também uma compreensão muito melhor da condição de repouso. A Fisiologia do Exercício Muscular tem de ser estudada basicamente em in­di­ví­duos sadios, porém o co‑ nhecimento acumu­lado sobre como o organismo responde aos estresses do exercício amplia muito a compreensão de como o organismo se adapta à doen­ça ou tenta eliminar seus efeitos pela mobilização de seus mecanismos reguladores.

Christensen tornou‑se aluno de Lindhard em Copenhagen,­ em 1925. Juntamente com Krogh e Lindhard, Christensen pu‑ blicou um importante artigo de revisão, em 1936, que des‑ crevia a dinâmica fisiológica durante o exercício máximo.14 Em sua tese de 1931, Christensen relatou os estudos sobre o débito cardía­co com um método de Grollman modificado que utilizava acetileno; temperatura central e concentração sanguí­nea do açúcar durante um exercício pesado na bicicle‑

A

B

A. Bengt Saltin obtendo biopsia do ­músculo gastrocnêmio. (Foto cortesia do Dr. David Costill.) B. Saltin (mão apoiada no quadril) durante uma experiência no August Krogh Institute, Copenhagen. (Foto cortesia de Per‑Olof Åstrand.)

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO: Raízes e Perspectivas Históricas  

Quadro 6  •  Contribuições Selecionadas para a Literatura Sobre a Fisiologia do Exercício pelos Fisiologistas Suecos do Exercício Per-Olof Åstrand e Bengt Saltin Åstrand P-O. Experimental studies of physical working capacity in relation to sex and age. Copenhagen: Munksgaard, 1952. Åstrand P-O, Ryhming I. A nomogram for calculation of aerobic capacity (physical fitness) from pulse rate during submaximal work. J Appl Physiol 1954;7:218. Åstrand P-O, Saltin B. Maximal oxygen uptake and heart rate in various types of muscular activity. J Appl Physiol 1961;16:977. Åstrand P-O, et al. Girl swimmers. Acta Paediatr 1963 (Suppl 147). Åstrand P-O, Grimby G, eds. Physical activity in health and disease: Proceedings of the Second Acta Medica Scandinavica International Symposium. Goteborg, Sweden, June 10–12, 1985. Åstrand P-O, Rodahl K. Textbook of work physiology. 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 1986. Åstrand P-O, et al. A 33-year followup of peak oxygen uptake and related variables of former physical education students. J Appl Physiol 1997;82:844. Ekblom B, Åstrand P-O. Role of physical activity on health in child and adolescents. Acta Paediatr 2000;89:762. Saltin B. Aerobic work capacity and circulation of man. Acta Physiol Scand 1964 (Suppl 230). Saltin B, Åstrand P-O. Maximal oxygen uptake in athletes. J Appl Physiol 1967;23:353. Saltin B, et al. Physical training in sedentary middle-aged and older men. Scand J Clin Lab Invest 1967;24:323. Saltin B, Hermansen L. Glycogen stores and prolonged severe exercise. In Blix G, ed. Nutrition and physical activity. Symposia of the Swedish Nutrition Foundation. Stockholm: Almqvist & Wiksell, 1967. Saltin B, et al. Response to submaximal and maximal exercise after bedrest and training. Circulation 1968;38 (Suppl 7). Saltin B, ed. International Symposium on Biochemistry of Exercise. Champaign, IL: Human Kinetics, 1986. Saltin B, et al. Skeletal muscle blood flow in humans and its regulation during exercise. Acta Physiol Scand 1998;162:421. Bouvier F, Saltin B, et al. Left ventricular function and perfusion in elderly endurance athletes. Med Sci Sports Exerc 2001;33:735.

Número de Citações na Literatura Científica (1996-2001) Ano Åstrand Saltin

1996

1997

1998

1999

2000

2001a

7.526 20.332

6.502 16.780

6.485 17.272

7.834 21.441

8.523 18.060

3.822 14.524

Fonte: Science Citation Index. Os números referem-se ao número total de citações (“sucessos”) na literatura publicada (incluindo livros). a Até 30 de abril de 2001.

mundial.n Quatro artigos publicados por Åstrand em 1960, com ­Christensen como um dos autores, estimularam a rea­ li­zação de estudos adicionais sobre as respostas fisiológicas ao exercício intermitente. Åstrand foi mentor de um enorme grupo de fisiologistas do exercício, incluindo “superestrelas” do quilate de Bengt Saltin e Björn Ekblom. O Quadro 6 é uma amostra das contribuições para a literatura da Fisiologia do Exercício, feitas por Åstrand e Saltin em livros, capítulos de livros, monografias e artigos de pesquisa. Como evidência adicional de sua in­fluên­cia internacional, a parte inferior do quadro inclui o número de vezes em que cada um deles foi ci‑ tado na literatura científica de 1996 até abril de 2001. Dois cientistas suecos no Karolinska Institute, os Drs. Jonas Bergström e Eric Hultman, fizeram importantes experiências com o procedimento de biopsia por agulha, proporcionando uma nova perspectiva para estudar a fisiologia do exercício. Com esse procedimento, tornou‑se relativamente fácil rea­li­zar exames invasivos do músculo sob várias condições de exercício, de treinamento e de estado nutricional. O trabalho em colabora‑ ção com outros pesquisadores escandinavos (Saltin e Hultman,

da Sué­cia, e Lars Hermanson, da Noruega) e com pesquisado‑ res eminentes nos EUA (p. ex., Philip Gollnick [1935‑1991; Washington State University] e David Costill, aposentado da Ball State University) contri‑ buiu com uma dimensão total‑ mente nova para o estudo da fi‑ siologia do exercício m ­ uscular.

Drs. Jonas Bergström (esquerda) e Eric Hultman, Karolinska Institute, meados dos anos 1960.

Influências Norueguesa e Finlandesa A nova geração de fisiologistas do exercício, treinada no final dos anos 1940, analisou os gases respiratórios por intermé‑ dio de um aparelho de amostragem muito acurado que media quantidades relativamente pequenas de dió­xido de carbono e de oxigênio no ar expirado. O método de análise (assim como o analisador) foi desenvolvido em 1947 pelo cientista norue‑ guês Per Scholander (1905‑1980). Um diagrama do analisa‑

nComunicação pessoal para F. Katch, 13 de junho de 1995, do Dr. Åstrand sobre seus antecedentes profissionais. Agraciado com cinco títulos de Doutor hono‑ rários (Université de Grenoble, 1968; University of Jyväskylä, 1971; Institut Superieur d’Education Physique, Université Libre de Bruxelles, 1987; Loughbo‑ rough University of Technology, 1991; Aristoteles University of Tessalonica, 1992). Åstrand é Fellow honorário de nove sociedades internacionais, membro da American Association for the Advancement of Science (pelas “extraordinárias contribuições”, durante sua carreira, para a compreensão da fisiologia do trabalho muscular e das aplicações dessa compreensão) e detentor de muitas condecorações e prêmios por seus eminentes feitos científicos, incluindo a Menção Honrosa do ACSM em 1973. Åstrand foi membro de um comitê para a concessão do Prêmio Nobel em Fisiologia ou Medicina de 1977 a 1988, e é coautor, juntamente com Kaare Rodahl, de Textbook of Work Physiology, terceira edição, 1986 (traduzido para o chinês, francês, italiano, japonês, coreano, português e espanhol). Suas publicações em inglês somam cerca de 200 (incluindo capítulos de livros, atas, uma história dos cientistas escandinavos dedicados à fisiologia do exercí‑ cio3 e monografias) e foi convidado para conferências em cerca de 50 países e 150 cidades diferentes fora da Suécia. Seu panfleto clássico de 1974, Health and Fitness, teve uma distribuição estimada de 15 a 20 milhões de cópias (cerca de 3 milhões de cópias na Suécia) – lamentavelmente, todas sem direitos autorais!

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Introdução: Uma Visão do Passado

RESUMO Esta seção introdutória sobre o desenvolvimento histórico da Fisiologia do Exercício ilustra que o interesse no exer‑ cício e na saú­de tem suas raí­zes na antiguidade. Durante os 2.000 anos subsequentes, o campo que agora denominamos Fisiologia do Exercício evoluiu de uma relação simbió­tica (embora, ocasionalmente, instável) entre os médicos com trei‑ namento clássico, os anatomistas e os fisiologistas com base acadêmica e um pequeno grupo de professores de Educação Física que se esforçam para alcançar sua identidade e credi‑ bilidade acadêmica por meio da pesquisa e da experimenta‑ ção nas ciên­cias básicas e aplicadas. Os fisiologistas usaram o exercício para estudar a dinâmica da fisiologia humana, e os primeiros professores de Educação Física adaptaram a meto‑ dologia e o conhecimento de fisiologia ao estudo das respostas humanas ao exercício. A partir da metade da década de 1850, nos EUA, houve um pequeno esforço, mas que continuou crescendo lentamen‑ te, destinado a elevar os padrões de treinamento científico por parte dos especialistas em Educação Física e Higiene que es‑ tavam envolvidos principalmente no ensino universitário. A criação do primeiro laboratório de Fisiologia do Exercício na Harvard University, em 1891, contribuiu para uma explosão de conhecimentos que já vinham germinando na ­área da Fisio‑ logia Básica. Originalmente, os fisiologistas com treinamento médico fizeram os avanços científicos significativos na maio‑ ria das subespecialidades que agora são incluí­das no currículo dos cursos de Fisiologia do Exercício. Eles estudaram o me‑ tabolismo do oxigênio, a estrutura e a função dos m ­ úsculos, o transporte e a troca gasosa, os mecanismos da dinâmica cir‑ culatória e o controle neural da atividade m ­ uscular voluntária e involuntária. O campo da Fisiologia do Exercício tem também uma dívida de gratidão para com os pioneiros do movimento da aptidão física nos EUA, par­ticular­mente para com Thomas K. Cureton (1901‑1993; membro fundador do ACSM; Menção Honrosa do ACSM, 1969) da University of Illinois, Cham‑ paign – um pesquisador prolífico e criterioso que treinou qua‑ tro gerações de professores de Educação Física a partir de 1941. Muitos desses pioneiros assumiram posições de lide‑ rança como professores, com responsabilidade de ensino e de pesquisa na Fisiologia do Exercício em numerosos colégios e universidades nos EUA e no mundo. Apesar de termos enfocado as contribuições de um gru‑ po selecionado dos primeiros cientistas e professores de Edu‑ cação Física norte‑americanos e seus congêneres dos paí­ses nórdicos para o desenvolvimento da Fisiologia do Exercí‑ cio, sería­mos negligentes se não reconhecêssemos a contri‑ buição de muitos estudiosos em outros paí­ses. No grupo de colaboradores estrangeiros, muitos ainda ativos, incluem‑se, dentre inúmeros outros, os seguintes: Roy Shephard, Scho‑ ol of Physical and Health Education, Universidade de Toron‑ to (Prêmio de Citação do ACSM em 1991; Menção Honrosa do ACSM em 2001); Claude Bouchard, Pennington Biomedi‑ cal Research­Center, Baton Rouge, LA (Prêmio de Citação do ACSM, 1992; Menção Honrosa do ACSM em 2002); Oded Bar‑Or, McMaster University, Hamilton, Ontário, Canadá (Prêmio de Citação do ACSM em 1997; Conferência do Pre‑

sidente do ACSM); Rodolfo Margaria e P. Cerretelli, Institu‑ to de Fisiologia Humana, Escola de Medicina da University of Milan; M. Ikai, Escola de Educação, University of Japan; Wildor Holloman, Diretor do Instituto para a Circulação, Pes‑ quisa e Medicina do Esporte; e L. Brauer e H. W. Knipping, Instituto de Medicina, University of Cologne, Alemanha (em 1929, eles descreveram a “vita maxima”, agora denominada consumo máximo de oxigênio); L. G. C. E. Pugh, Medical Research Council Laboratories, Londres; Z. I. Barbashova, Instituto Sechenov de Fisiologia Evolucionária, Leningrado, U.S.S.R.; Sir Cedric Stanton Hicks, Departamento de Fisio‑ logia Humana, University of Adelaide, Austrália; Otto ­Gustaf Edholm, Instituto Nacional de Pesquisa Médica, Londres, Inglaterra; John Valentine George Andrew Durnin, Departa‑ mento de Fisiologia, Glasgow University; Escócia; Reginald Passmore, Departamento de Fisiologia, University of Edin‑ burgh, Escócia; Ernst F. Jokl (fundador e Membro do ACSM), Witwatersrand Technical College, Johanesburgo, África do Sul, e, subsequentemente, da University of Kentucky; C. H. Wyndham e N. B. Strydom, University of the Witwatersrand, África do Sul. Houve também muitas colaborações científicas alemãs antigas para a Fisiologia do Exercício e a Medicina do Esporte.32

COMENTÁRIO FINAL Um tema une a história da Fisiologia do Exercício: o valor da orientação legada pelos visionários que despenderam uma parte extraordinária de suas carreiras “contagiando” os estu‑ dantes com o amor pela ciên­cia autêntica. Essas relações di‑ fíceis, porém inspiradoras, formaram pesquisadores que, por sua vez, estimularam a próxima geração de estudiosos pro‑ líficos. Isso aplica‑se não apenas ao atual grupo de fisiolo‑ gistas do exercício, mas também aos estudiosos das gerações precedentes. Siegel64 cita Payne,57 que, em 1896, escrevia o seguinte comentário sobre a descoberta feita por Havey em 1616 sobre o mecanismo da circulação, reconhecendo as des‑ cobertas do passado: Nenhum tipo de conhecimento jamais surgiu sem um antece‑ dente, mas está sempre conectado, inseparavelmente, com o que se conhecia antes…. Reconhecemos Aristóteles e Galeno como os verdadeiros predecessores de Harvey e de seu trabalho sobre o coração. Foi graças aos trabalhos da grande escola de anato‑ mistas gregos… que o problema, embora ainda não soluciona‑ do, pôde ser colocado em tal situação e que o gênio de Harvey foi capaz de solucionar.… A moral é, acho eu, que a in­fluên­cia do passado sobre o presente é ainda mais poderosa do que cos‑ tumávamos supor. Nas coisas comuns e triviais, podemos igno‑ rar essa conexão; naquilo que é duradouro e valioso, não pode‑ mos fazê‑lo.

Encerramos nossa visão global da história da Fisiologia do Exercício com uma passagem extraí­da de um compêndio norte‑americano sobre fisiologia e higiene, escrito há mais de 140 anos por J. C. Dalton, MD, professor de Fisiologia no College of Physicians and Surgeons na cidade de Nova York. Dalton mostra como os temas atuais na Fisiologia do Exercí‑ cio compartilham uma conexão comum com o que era conhe‑ cido e defendido na época (os benefícios da atividade física moderada, a caminhada como excelente exercício, a intensi‑

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lxvi  Seção 

Entrevista com o Dr. Charles M. Tipton Educação: BA (Springfield College in Springfield, MA); MA, PhD em Fisiologia, com interesses paralelos em Bioquí­mica e Anatomia (University of Illinois, Champaign, IL) Função Atual: Professor Emérito de Fisiologia e Cirurgia no College of Medicine da University of Arizona Honrarias e Prêmios: Ver Apêndice B (disponível para download em http://gen‑io.grupogen.com.br, na área rela‑ tiva a este livro) Foco na Pesquisa: Os efeitos fisiológicos dos exercícios agudos e crônicos e seus mecanismos responsáveis Publicação Memorável: Tipton CM, et al. The influence of exercise, intensity, age, and medication on resting sys‑ tolic blood pressure of SHR populations. J Appl Physiol 1983;55:1305

RELAÇÃO DAS CONTRIBUIÇÕES: Menção Honrosa do ACSM O Dr. Tipton é bem conhecido por suas contribuições co‑ mo pesquisador em Fisiologia do Exercício, pelo estabele‑ cimento do “padrão‑ouro” para o treinamento qualificado nas Ciên­cias do Exercício e por sua liderança e energia pro‑ pulsora. Por quase 25 anos, o Professor Tipton sobressaiu

O que o inspirou primeiro a entrar no campo da Ciên­cia do Exercício? O que o levou a investir em sua formação e/ou linha de pesquisa? PP Minha experiência em atletismo e como instrutor de Apti‑

dão Física em uma divisão de infantaria convenceu‑me da necessidade de aprender o G.I. Bill of Rights para ser capaz de ensinar na ­área da Saú­de e da Educação Física enquanto exercia a função de técnico em uma escola secundária rural. Após reconhecer que não gostava da carreira que havia esco‑ lhido, voltei à University of Illinois para ampliar meus conhe‑ cimentos na ­área da Saú­de. Para poder sustentar uma famí‑ lia em crescimento, consegui um emprego temporário, dedi‑ cando‑me parcialmente como Especialista em Aptidão do 4‑H Club que rea­li­zava testes de aptidão e clínicas por todo o estado de Illinois. Quando ficou evidente que precisava de mais conhecimento sobre fisiologia e bioquí­mica para poder explicar o que estava testando e aconselhando, reconheci que precisava tornar‑me um fisiologista com capacitação em fisio‑ logia do exercício. Assim sendo, transferi‑me para o Departa‑ mento de Fisiologia, e o resto é passado. Que in­fluên­cias sua formação universitária exerceu sobre a escolha final de sua carreira? PP Muito pouca. Apesar de ter tido o falecido Peter V. Kar‑

povich como instrutor de Fisiologia do Exercício no Spring­

como pesquisador por utilizar modelos animais para estudar os efeitos agudos e crônicos do exercício sobre o tecido con‑ juntivo, os hormônios, o metabolismo e o sistema cardio‑ vascular. Essa ampla gama de conhecimentos permitiu‑lhe elaborar programas de treinamento avançado com uma re‑ putação internacional, formando pesquisadores e educado‑ res que, subsequentemente, alcançaram proeminência nas Ciên­cias do Exercício.

field College, ele não me estimulou, não me motivou nem me encorajou a tornar‑me instrutor. Meu desejo era ensinar e ser técnico em uma escola secundária rural, e tudo no currículo universitário ou em minha experiência tinha por finalidade ajudar‑me a alcançar essa meta. Quais foram as pessoas mais influentes em sua carreira e por quê? PP O impulso para aprender e adquirir mais instrução foi incu‑

tido por meu pai, que foi obrigado a abandonar a escola na oitava série para ajudar a sustentar a família. Desde o início na escola de formação na University of Illinois, interessei‑me pelas bases fisiológicas e bioquí­mica da aptidão física ao assistir às conferências interessantes e reformistas de Thomas­ K. Cureton, do Departamento de Educação Física. Entretanto, meu interesse pela pesquisa fisiológica e pelos alicerces cien‑ tíficos foi estimulado, desenvolvido e aperfeiçoado por Darl M. Hall, cientista e pesquisador crítico e diligente, no Illinois Extension Service, a quem cabia a responsabilidade de tes‑ tar os níveis de aptidão dos membros do 4‑H Club. Ele me fez reconhecer que as explicações funcionais exigiam um conhecimento científico profundo e encorajou‑me a transfe‑ rir‑­me para o Departamento de Fisiologia a fim de conseguir essa informação (esse aprofundamento). Uma vez transferido para a fisiologia, entrei em contato com a sabedoria ímpar de

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