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Fisiologia do Exercício

William D. McArdle Frank I. Katch Victor L. Katch

McArdle Katch Katch

Nutrição, Energia e Desempenho Humano

Características especiais n n

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Maior ênfase na correlação entre os conceitos teóricos e a prática Projeto gráfico elaborado especialmente para integrar texto e figuras de modo adequado para o estudo Mais de 500 figuras que proporcionam melhor compreensão dos assuntos Foco nas contribuições de pesquisadores para o conhecimento sobre fisiologia do exercício, por meio de entrevistas com proeminentes estudiosos deste campo Recursos pedagógicos, incluindo Objetivos do capítulo e Questões discursivas, que propõem perguntas para reflexão sobre conceitos complexos, e boxes PSC (Para seu conhecimento), que apresentam informações científicas atualizadas Atualizações que refletem os mais recentes achados da área, além de novas informações sobre nutrição esportiva, aptidão e treinamento, composição corporal e controle de peso, exercício em diferentes ambientes, atividade física e saúde, e biologia molecular Material suplementar online, incluindo questões de avaliação, referências bibliográficas e apêndices com informações adicionais.

Fisiologia do Exercício

Assim como na publicação da primeira edição de Fisiologia do Exercício | Nutrição, Energia e Desempenho Humano, em 1981, esta oitava edição reflete a continuação do compromisso dos autores de integrar os conceitos e a ciência das diferentes disciplinas que contribuem para uma compreensão mais abrangente e a valorização da fisiologia do exercício na atualidade. Estruturada em duas partes, oito seções e 33 capítulos, esta obra foi revisada e atualizada para oferecer, de modo didático e objetivo, o melhor conteúdo sobre nutrição, transferência de energia e treinamento físico, e sua relação com o desempenho humano.

Nutrição, Energia e Desempenho Humano

OITAVA EDIÇÃO

OITAVA EDIÇÃO

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Fisiologia do Exercício Nutrição, Energia e Desempenho Humano OITAVA EDIÇÃO

William D. McArdle Frank I. Katch Victor L. Katch

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McArdle | Fisiologia do Exercício. Amostras de páginas não sequenciais e em baixa resolução. Copyright© 2016 Editora Guanabara Koogan Ltda.


As editoras que integram o GEN, respeitadas no mercado editorial, construíram catálogos inigualáveis, com obras decisivas na formação acadêmica e no aperfeiçoamento de várias gerações de profissionais e de estudantes de Administração, Direito, Engenharia, Enfer­ magem, 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 distribuí­lo 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 cresci­ mento contínuo e a rentabilidade do grupo.

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O GEN | Grupo Editorial Nacional, a maior plataforma editorial no segmento CTP (cientí­ fico, técnico e profissional), publica nas áreas de saúde, ciências exatas, jurídicas, sociais aplicadas, humanas e de concursos, além de prover serviços direcionados a educação, capacitação médica continuada e preparação para concursos. Conheça nosso catálogo, composto por mais de cinco mil obras e três mil e­books, em www.grupogen.com.br.

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Professor Emeritus, Department of Family, Nutrition, and Exercise Science Queens College of the City University of New York Flushing, New York Exercise Physiologist, Weight Watchers International

Frank I. Katch 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 of Movement Science School of Kinesiology Associate Professor, Pediatrics School of Medicine University of Michigan, Ann Arbor, Michigan

Revisão Técnica

Fábio C. Prosdócimi

Especialista em Anatomia pela Universidade de São Paulo. Mestre em Neurociências pela Universidade de São Paulo. Doutor em Patologia pela Universidade de São Paulo.

Tradução

Dilza Balteiro Pereira de Campos Patricia Lydie Voeux Oitava edição

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William D. McArdle

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§ Os autores e a editora se empenharam para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores de direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo-se a possíveis acertos posteriores caso, inadvertida e involuntariamente, a identificação de algum deles tenha sido omitida. § 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 recomendações 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. § Traduzido de: EXERCISE PHYSIOLOGY: NUTRITION, ENERGY, AND HUMAN PERFORMANCE, EIGHTH EDITION Copyright © 2015, 2010, 2007, 2001, 1996, 1986, 1981 Wolters Kluwer Health | Lippincott Williams & Wilkins. All rights reserved. 2001 Market Street Philadelphia, PA 19103 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. ISBN: 978-1-4511-9176-9 § Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright © 2016 by EDITORA GUANABARA KOOGAN LTDA. Uma editora integrante do GEN | Grupo Editorial Nacional Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro – RJ – CEP 20040-040 Tels.: (21) 3543-0770/(11) 5080-0770 | Fax: (21) 3543-0896 www.editoraguanabara.com.br | www.grupogen.com.br | editorial.saude@grupogen.com.br § Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, em quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição pela Internet ou outros), sem permissão, por escrito, da editora guanabara koogan ltda. § Capa: Lippincott Williams & Wilkins § Editoração eletrônica: § Ficha catalográfica M429f 8. ed. McArdle, William D. Fisiologia do exercício | Nutrição, energia e desempenho humano / William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch; Revisão técnica Fábio C. Prosdócimi; Tradução Dilza Balteiro Pereira de Campos, Patricia Lydie Voeux. – 8. ed. – Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. il. Tradução de: Exercise physiology: nutrition, energy, and human performance ISBN 978-85-277-2986-4 1. Exercícios físicos – Aspectos fisiológicos. I. Título. 16-33766

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CDD: 612.044 CDU: 612.766.1

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§ Os autores deste livro e a editora guanabara koogan ltda. empenharam seus melhores esforços para assegurar que as informações e os procedimentos apresentados no texto estejam em acordo com os padrões aceitos à época da publicação, e todos os dados foram atualizados pelos autores até a data da entrega dos originais à editora. Entretanto, tendo em conta a evolução das ciências da saúde, as mudanças regulamentares governamentais e o constante fluxo de novas informações sobre terapêutica medicamentosa e reações adversas a fármacos, recomendamos enfaticamente que os leitores consultem sempre outras fontes fidedignas, de modo a se certificarem de que as informações contidas neste livro estão corretas e de que não houve alterações nas dosagens recomendadas ou na legislação regulamentadora. Adicionalmente, os leitores podem buscar por possíveis atualizações da obra em http://gen-io.grupogen.com.br.

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vidas dão significado à minha própria: meus filhos, Theresa, Amy, Kevin e Jennifer; seus

cônjuges, Christian, Jeff, Nicole e Andy; e meus netos, Liam, Aidan, Dylan, Kelly Rose, Owen, Henry, Kathleen (Kate), Grace, Elizabeth, Claire, Elise, Charlotte e Sophia. Bill McArdle

À minha esposa e companheira de vida, Kerry, por 44 anos de amor, paciência e apoio; a meus dois filhos, David e Kevin, por alcançarem a respeitabilidade em suas vidas

profissionais; à minha filha, Ellen (e seu marido Sean), por todo o seu sucesso como dedicada pediatra e mãe; e a meu neto e amigo, James Patrick, de um ano de idade. A vida é boa!

Frank Katch

Àqueles que são mais importantes para mim: minha esposa, Heather; minhas filhas, Erika e Leslie; meu filho, Jesse; e meus netos, Ryan, Cameron, Ella e Emery. Victor Katch

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À minha esposa, Kathleen, melhor amiga e maior apoiadora, e ao restante do “time”, cujas

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Desde a primeira edição deste livro, há mais de três décadas, houve uma explosão de conhecimento sobre os efeitos fisiológicos do exercício em geral e sobre as respostas peculiares e específicas do corpo ao treinamento. A pesquisa de Tipton dos termos exercise (exercício) e exertion (esforço) na bibliografia inglesa de 1946 encontrou 12 citações em 5 periódicos.73 Tipton também citou uma análise realizada em 1984 por Booth, que relatou que em 1962 o número de citações anuais do termo exertion aumentou para 128 em 51 periódicos, e em 1981 a mesma palavra foi citada 655 vezes em 224 periódicos. O gráfico nesta página destaca a enorme quantidade de resultados obtidos em uma pesquisa recente na internet com as palavras exercise ou exertion no Index Medicus (Medline) e no período do ano 2000 até 3 de dezembro de 2013, usando a base de dados do NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez). Em um período de apenas 4 anos desde a publicação da sétima edição, o número de citações aumentou de mais de 66.700 para 291.194, um aumento de 29,8%! Embora acreditássemos que a frequência

de citações estava se estabilizando de 1986 a 1996, na verdade, a taxa aumentou continuamente, além de nossas mais arrojadas expectativas. Obviamente, avaliamos mal o grau em que os tópicos relacionados com o exercício afetariam a produtividade acadêmica de pesquisas em ciências biológicas. Com a expansão do interesse na função do exercício e da atividade física nas profissões da área de saúde, não há dúvida de que a taxa de citações dedicadas a esses assuntos continuará a crescer. Como estudantes de pós-graduação no final da década de 1960, nunca imaginamos que o interesse pela fisiologia do exercício aumentaria tão drasticamente. Novas gerações de acadêmicos comprometidos com o estudo das bases científicas do exercício haviam se lançado ao trabalho. Alguns estudaram os mecanismos fisiológicos implicados nas adaptações ao exercício regular; outros avaliaram diferenças individuais de desempenho nos exercícios e nos esportes. O conjunto dessas duas condutas expandiu o conhecimento no campo em crescimento da fisiologia do exercício. Em nosso primeiro congresso científico

288.379

290.000 285.000 280.000 230.000

224.421

225.000 220.000

Número de citações

60.000

57.180

55.000 50.829

50.000 45.000

43.625

40.000 4000 3500 3000 2500

2154

2069

1288

1441

1986

1996

2000 1500 1249

1000 500 0

703 342

1966

540

1976

2000

2003

2005

2009

2013

Ano Exercise (exercício) ou exertion (esforço) como tema (barras superiores) e a frequência de aparecimento da palavra exercise em periódicos científicos (barras inferiores) de 1966 a 2013 no Index Medicus. As quatro últimas colunas usaram o PubMed mediante busca na internet de citações com os termos exercise ou exertion.

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Prefácio

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Fisiologia do Exercício

(American College of Sports Medicine [ACSM] in Las Vegas, 1967), ainda alunos de pós-graduação, encontramos os “gigantes” da área, muitos deles alunos dos líderes de sua época. Vários membros do ACSM ouviam atentamente enquanto os superastros da fisiologia do exercício e aptidão física (Erling Asmussen, Per-Olof Åstrand, Bruno Balke, Elsworth Buskirk, Thomas Cureton, Lars Hermansen, Steven Horvath, Henry Montoye, Bengt Saltin e Charles Tipton) apresentavam suas pesquisas e respondiam às perguntas perspicazes de uma plateia de jovens alunos de pós-graduação ávidos para devorar as últimas informações científicas oferecidas por esses “astros de nosso campo”. Sentados sob uma tenda aberta no deserto do Nevada com um dos grandes fisiologistas do mundo, Dr. David Bruce Dill (na época, com 74 anos; apresentado na Introdução desta obra), ouvimos seu assistente de pesquisa – um estudante do ensino médio – lecionar sobre regulação térmica no burrico do deserto. Mais tarde, um de nós (Frank Katch) se sentou perto de um cavalheiro de cabelos brancos e conversou com ele sobre o projeto de sua dissertação de mestrado. Somente depois, Frank, constrangido, descobriu que o cavalheiro era o Capitão Albert R. Behnke, MD (1898-1993; ACMS Honor Award, 1976), o atual “pai” da avaliação da composição corporal humana, cujo experimento crucial na fisiologia do mergulho estabeleceu padrões para a descompressão e o uso de gases mistos em mergulhos profundos. Os estudos pioneiros do Dr. Behnke sobre pesagem hidrostática em 1942 (que Frank Katch pôs em prática com um tanque de pesagem subaquático em uma piscina para sua dissertação de mestrado na University of California, Santa Barbara, em 1966), o desenvolvimento de um modelo de referência masculino e feminino, bem como a criação do somatograma a partir de medidas antropométricas são o fundamento de grande parte dos trabalhos atuais de avaliaAlbert R. Behnke ção da composição corporal. Aquele encontro inesperado deu início a uma duradoura amizade pessoal e profissional gratificante até a morte do Dr. Behnke, em 1993. Ao longo dos anos, nós três tivemos a felicidade de trabalhar com os melhores acadêmicos de nosso campo. William McArdle estudou para seu PhD na University of Michigan com o Dr. Henry Montoye (membro fundador do ACSM; Presidente do ACSM, 1962-1963; Citation Award, 1973) e Dr. John Faulkner (Presidente do ACSM, 1971-1972; Citation Award, 1973; ACSM Honor Award, 1992). Na University of California, Berkeley, Victor Katch concluiu sua dissertação de mestrado sob a supervisão do Dr. Jack Wilmore (Presidente do ACSM, 1978-1979; Citation Award, 1984; primeiro editor de Exercise and Sport Science Reviews, 19731974) e no doutorado foi aluno de Dr. Franklin Henry (ACSM Honor Award, 1975; criador do “conceito da aprendizagem por repetição” sobre a especificidade do exercício; autor do artigo seminal “Physical Education — an Academic Discipline,”

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JOHPER 1964;35:32). Frank Katch concluiu o mestrado sob a supervisão dos orientadores Dr. Ernest Michael, Jr. (ex-aluno PhD do pioneiro fisiologista do exercício-cientista de aptidão física Dr. Thomas Kirk Cureton; ACSM Honor Award, 1969), e Dra. Barbara Drinkwater (Presidente do ACSM, 1988-1989; ACSM Honor Award, 1996), e depois concluiu o doutorado na UC Berkeley com o Professor Franklin Henry. Quando recordarmos aqueles primeiros tempos, nós três constatamos, como muitos colegas, que nosso destino acadêmico prosperou graças a nossos professores e mentores, que compartilharam um compromisso inabalável de estudar o esporte, o exercício e o movimento do ponto de vista científico e fisiológico. Esses acadêmicos demonstraram por que era crucial que professores de educação física tivessem boa base científica e conhecessem bem os conceitos e princípios da fisiologia do exercício.

Avanços Assim como na publicação da primeira edição de Fisiologia do Exercício: Nutrição, Energia e Desempenho Humano, em 1981, esta oitava edição reflete a continuação de nosso compromisso de integrar os conceitos e a ciência das diferentes disciplinas que contribuem para uma compreensão mais abrangente e a valorização da fisiologia do exercício na atualidade. Do mesmo modo que nas edições anteriores, continuamos a acreditar que a disciplina da fisiologia do exercício demanda integração de áreas de estudo relativas a nutrição, bioquímica e bioenergética do exercício, fisiologia, medicina, treinamento e desempenho esportivo e aspectos da atividade física regular relacionados com a saúde. Todas essas áreas estão ligadas de maneira natural e inexorável na trama do que constitui atualmente o campo denominado fisiologia do exercício. A título de exemplo, a nutrição adequada está ligada à boa saúde, ao controle efetivo do peso e a níveis ideais de atividade física e prática de esportes, ao passo que a atividade física regular e a prática de exercício constituem um importante recurso para controlar o peso e otimizar a saúde geral. Estamos entusiasmados porque a classe médica e os órgãos governamentais continuam a reconhecer (e agora a promover) a atividade física regular como uma importante arma no arsenal para a prevenção e a reabilitação de diversos estados mórbidos, entre os quais o diabetes melito, a obesidade, o câncer e as cardiopatias. Estamos felizes com o pequeno papel que desempenhamos na educação de mais de 400.000 estudantes de graduação e pósgraduação que usaram este livro desde a publicação da primeira edição em 1981. Um motivo de grande orgulho para nós é que alguns dos nossos primeiros alunos alcançaram graus acadêmicos avançados no mesmo campo ou em outros semelhantes. Essa tradição de adoção do livro foi transferida para seus alunos, muitos dos quais compõem a próxima geração de candidatos a professores, especialistas do exercício e pesquisadores. Somos eternamente gratos a nossos ex-professores e mentores por terem acendido a centelha que não diminuiu. Esperamos que vocês venham a sentir a mesma empolgação que nós sentíamos (e continuamos a sentir) pela ciência da fisiologia do exercício e do desempenho humano. Deixamos vocês com esta oportuna citação em latim atribuída ao prolífico autor e astrônomo francês Nicolas Camille Flammarion (1842-1925): ad veritatum per scientiam (à verdade

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pela ciência), inscrita em ouro acima da entrada do observatório e museu em seu castelo em Juvisy-Sur-Orge, nos arredores de Paris.

ORGANIZAÇÃO Esta oitava edição é dividida em oito seções e uma Introdução sobre a origem da fisiologia do exercício. A última seção, “No Horizonte”, e seu capítulo deixaram de ser um anexo e passaram a ser um capítulo numerado, um reflexo da posição consagrada da biologia molecular na ciência do exercício. A oitava edição também passou por uma completa remodelação gráfica. A maioria das figuras foi refeita para garantir a uniformidade com as novas ilustrações. Ao longo de todo o texto, incluímos recursos da internet (URL) para ampliar e complementar a compreensão do texto. O texto mantém a tradição dos quadros de informações psc (para seu conhecimento), que contêm acréscimos relativamente curtos de informações, pesquisas atuais ou dados interessantes relacionados com o assunto abordado no texto, que variam de “Sessões de 1 minuto de atividade física intensa melhoram a aptidão e a saúde” a “O consumo de calorias em excesso produz ganho de gordura independente da fonte de nutrientes”.

Características As características da obra foram elaboradas especificamente para facilitar o aprendizado. Elas estão descritas a seguir:

Introdução | Uma Visão do Passado. A introdução do livro, reflete

nosso interesse e respeito pelos primeiros alicerces desse campo e as contribuições diretas e indiretas de médicos e cientistas de ambos os sexos.

Objetivos do capítulo. Cada capítulo se inicia com um resumo abrangente dos objetivos do aprendizado, o que ajuda os estudantes a se familiarizarem com o assunto a ser abordado. Na Prática. Boxe que destaca aplicações práticas relacionadas com tópicos específicos.

Questões Discursivas. Incentivam os estudantes a refletir sobre conceitos complexos sem que haja apenas uma resposta “certa”. Projeto gráfico aprimorado. O projeto gráfico colorido continua a ser uma característica importante do livro. Quase todas as figuras foram reformuladas para destacar seus elementos textuais e visuais ou modificadas para ressaltar pontos importantes que reforçam o texto. Novas figuras e ilustrações médicas foram acrescentadas aos capítulos para melhorar o conteúdo novo e atualizado. O novo formato das tabelas organiza com clareza os dados essenciais.

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Fisiologia do Exercício

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Entrevistas pessoais. O livro apresenta nove cientistas contemporâneos cujas importantes contribuições na área da pesquisa e liderança visionária dão prosseguimento à tradição dos cientistas de gerações anteriores – Drs. Steven Blair, Frank Booth, Claude Bouchard, David Costill, Barbara Drinkwater, John Holloszy, Loring Rowell, Bengt Saltin e Charles Tipton. Eles merecem reconhecimento não só por expandirem o conhecimento por meio de muitas contribuições científicas, mas também por elucidarem mecanismos responsáveis pelas respostas e adaptações para o aprimoramento do exercício e da saúde. Cada um desses cientistas é apresentado em uma seção relacionada com seus principais interesses acadêmicos, porém todos transpõem uma ou mais seções em termos de contribuições científicas. O Apêndice A, disponível on-line em http://gen-io.grupogen.com.br, apresenta as honrarias e prêmios de todos esses ilustres e merecedores cientistas-pesquisadores. As visões pessoais desses “superastros” devem inspirar os atuais estudantes da fisiologia do exercício a desenvolver seu potencial, seja por conquistas na universidade, no ensino, na pesquisa ou em muitas outras empolgantes oportunidades profissionais para alcançar a excelência. Referências Bibliográficas e Apêndices. Todas as referências e os apêndices estão disponíveis on-line em http://gen-io.grupogen. com.br. Os apêndices contêm informações valiosas sobre valor nutritivo de alimentos e bebidas, gasto energético, cálculos metabólicos na espirometria de circuito aberto, entre outras.

NOVIDADES DA OITAVA EDIÇÃO O fluxo de informações nesta edição é semelhante aos das edições anteriores. Elementos de todo o texto foram atualizados para incluir os achados de pesquisas atuais relacionadas com diversas áreas da fisiologia do exercício. Reformulamos quase todas as figuras e incluímos ilustrações médicas de alta qualidade. Acrescentamos também novas tabelas e listamos muitos novos sites para que os leitores tenham acesso às diversas informações atualizadas disponíveis sobre as complexidades pertinentes às áreas temáticas da fisiologia do exercício. A seção “No horizonte” deixou de ser um anexo e foi atualizada e transformada em uma seção e capítulo completos, refletindo a importância crescente das pesquisas em biologia molecular na fisiologia do exercício. Nossa lista atual de referências inclui resultados de pesquisas atuais reunidos de periódicos nacionais e internacionais relacionados com temas específicos. Alguns capítulos contêm “Outras referências”, com uma bibliografia de artigos que expandem o conteúdo já apresentado no texto. Todas as referências de cada capítulo estão disponíveis on-line em http://gen-io.grupogen. com.br. Esperamos que você aproveite e aprecie essa continuação de nossas jornadas pelo campo em constante expansão e amadurecimento da fisiologia do exercício.

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Este livro conta com o seguinte material suplementar: JJ JJ

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Apêndice A | Honrarias e Prêmios dos Entrevistados Apêndice B | O Sistema Métrico e as Constantes de Conversão na Fisiologia do Exercício Apêndice C | Valores Nutritivos de Alimentos Comuns e de Bebidas Alcoó­licas e não Alcoó­licas Apêndice D | Gasto Energético das Atividades Domiciliares, Ocupacionais, Recreativas e Desportivas

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Apêndice E | Padronização dos Volumes de Gás: Fatores Ambientais

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Apêndice F | Avaliação da Composição Corporal

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Referências Bibliográficas

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Questões de Autoavaliação.

O acesso ao material suplementar é gratuito mediante cadastro em: http://gen-io.grupogen.com.br e emprego do código existente na etiqueta colada na primeira capa interna deste livro.

GEN-IO (GEN | Informação Online) é o repositório de materiais suplementares e de serviços relacionados com livros publicados pelo GEN | Grupo Editorial Nacional, maior conglomerado brasileiro de editoras do ramo científico-técnico-profissional, composto por Guanabara Koogan, Santos, Roca, AC Farmacêutica, Forense, Método, Atlas, LTC, E.P.U. e Forense Universitária. Os materiais suplementares ficam disponíveis para acesso durante a vigência das edições atuais dos livros a que eles correspondem.

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Material Suplementar

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Queremos agradecer a muitas pessoas. Primeiro, ao Dr. Loring Rowell por seus comentários construtivos sobre os capítulos relacionados com a dinâmica pulmonar e cardiovascular durante o repouso e o exercício, sobretudo as seções relacionadas com a possível participação do sistema venoso como rede vascular ativa. Agradecemos ao Dr. Victor Convertino, U.S. Army Institute of Surgical Research, Fort Sam Houston, TX, pelos comentários e sugestões perspicazes sobre o capítulo acerca da microgravidade, e ao Dr. Charles Tipton, Professor Emérito, University of Arizona, Tuscon, AZ, pelos valiosos comentários sobre o desenvolvimento histórico da fisiologia do exercício, incluindo conteúdo sobre o primeiro livro dedicado ao exercício e à fisiologia no século XVI, e o livro de fisiologia do exercício usado no final do século XVIII e início do século XIX. Stephen Lee (Exercise Physiology Laboratory, Johnson Space Center, Houston, TX; www.nasa.gov/centers/johnson/ slsd/about/divisions/hacd/laboratories/exercise-physiology. html) gentilmente forneceu fotografias e documentos originais da NASA, e o astronauta especialista de missão Dr. Martin Fettman (Colorado State University, Ft. Collins, CO) forneceu um slide original do experimento de cadeira giratória que realizou durante sua missão Skylab 2. A Dra. Helen Lane (nutricionista-chefe e gestora, University Research and Affairs, NASA Johnson Space Center, Houston, TX) compartilhou documentos antes da publicação e outros recursos. O Dr. Ron White, National Space Biomedical Research Institute Houston, TX, autorizou o uso de gráficos que ele ajudou a criar para o Human Physiology in Space Teacher’s Manual (Fisiologia Humana no Espaço – Manual do Professor). A Dra. Susan Bloomfield (Bone Biology Laboratory, Texas A&M University, College Station, TX) gentilmente nos cedeu imagens de experimentos de suspensão do membro posterior em seu laboratório. Agradecemos sinceramente os conhecimentos especializados dos Drs. Frank Booth, University of Missouri, Columbia, MO; Kristin Steumple, Department of Health and Exercise Science de Gettysburg College, Gettysburg, PA; e Marvin Balouyt, Washtenaw Community College, Ann Arbor, MI, por suas hábeis opiniões e sugestões para aprimoramento do capítulo sobre biologia molecular. Hypoxico Inc. forneceu fotografias da tenda de altitude Hypoxico. O Sr. John Selby (www.hyperlite.co.uk) gentilmente nos deu informações oportunas e fotografias da câmara de descompressão colapsável portátil. O Dr. Alex Knight, York University, Reino Unido, ofereceu cortesmente informações sobre técnicas de biologia molecular que criou (ensaio de motilidade in vitro) e outras informações, além de uma fotografia sobre miosina, músculo e moléculas únicas. Yakl Freedman (www.dna2z.com) nos apoiou com informações recentes sobre DNA e biologia molecular. Sue Hilt do American College of Sports Medicine, Indianapolis, IN, fez um esplêndido trabalho ao conseguir o texto dos prêmios por Citação e Menção Honrosa reproduzidos no Apêndice A. O Dr. James A. Freeman, professor de língua inglesa, University of Massachusetts, Amherst, compartilhou

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seu conhecimento para o texto da Introdução. O Dr. Barry Franklin, Beaumont Hospital, Detroit, MI, forneceu informações originais sobre reabilitação cardíaca. O conselho de administração da Amherst College e a Archival Library, Amherst, MA, autorizaram a reprodução das fotografias e do material do Dr. Hitchcock. Magnus Mueller, da University of Geisen, Alemanha, gentilmente cedeu a fotografia do laboratório Geisen de Liebig. Agradecemos ao artista marinho Ron Scobie, ASMA (www.ronscobie-marineartist.com), por sua gentil autorização para reproduzirmos sua interpretação do HMS Beagle. Agradecemos a Nancy Mullis pela cortesia de fornecer a fotografia do Dr. Kary Mullis. Todos nós estamos em dívida com os nove pesquisadores/ acadêmicos que conseguiram tempo em suas agendas lotadas para responder às perguntas da entrevista e forneceram fotos pessoais. Cada um deles, à sua maneira, inspirou a nós três em nossas carreiras por seu trabalho ético, excelência científica e doação generosa de tempo e orientação aos colegas e alunos. Ao longo dos anos, tivemos a felicidade de conhecer essas pessoas tanto na vida social quanto acadêmica. Somos gratos pela oportunidade de realizar as entrevistas porque nos mostraram sua vida pessoal, antes desconhecida por nós. Esperamos que vocês fiquem tão impressionados quanto nós com tudo que eles alcançaram e retribuíram para a profissão. Agradecemos aos estudantes de mestrado e senior honor que trabalharam em seus projetos nos nossos laboratórios e contri­ buíram tanto para nossas pesquisas e experiências pessoais: Pedro Alexander, Christos Balabinis, Margaret Ballantyne, Brandee Black, Michael Carpenter, Steven Christos, Roman Czula, Gwyn Danielson, Toni Denahan, Marty Dicker, Sadie Drumm, Peter Frykman, Scott Glickman, Marion Gurry, Carrie Hauser, Margie King, Peter LaChance, Jean Lett, Maria Likomitrou, Robert Martin, Cathi Moorehead, Susan Novitsky, Joan Perry, Sharon Purdy, Michelle Segar, Debra Spiak, Lorraine Turcotte, Lori Waiter, Stephen Westing e Howard Zelaznik. Dedicamos esta edição também ao grupo especial de exalunos que concluíram o doutorado em educação física, ciência do exercício ou medicina e que se destacaram como professores, profissionais de saúde e pesquisadores nas áreas relacionadas da fisiologia do exercício. Estes são Denise Agin, Stamitis Agiovlasitis, Doug Ballor, Dan Becque, Geroge Brooks, Barbara Campaigne, Ed Chaloupka, Ken Cohen, Edward Coyle, Dan Delio, Julia Chase Delio, Chris Dunbar, Patti Freedson, Roger Glaser, Ellen Glickman, Kati Haltiwinger, Everett Harmon, Jay Hoffman, Tibor Hortobagyi, Jie Kang, Mitch Kanter, Betsy Keller, Marliese Kimmerly, George Lesmses, Steve Lichtman, Charles Marks, Robert Mofatt, Laren NauWhite, Steve Ostrove, James Rimmer, Deborah Rinaldi, Stan Sady, Lapros Sidossis, Bob Spina, John Spring, Bill Thorland, Mike Toner, Laurel Trager-Mackinnon, Lorraine Turcotte, John Villanacci, Jonnis Vrabis, Nancy Weiss, Art Weltman, Nancy Wessingeer, Stephen Westing, Anthony Wilcox e Libnda Zwiren.

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Agradecimentos

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Fisiologia do Exercício

Por fim, gostaríamos de agradecer aos criativos profissionais de Wolters Kluwer que ajudaram a orientar estava oitava edição ao longo dos vários estágios da produção. Somos especialmente gratos a Eve Malakoff-Klein, nossa talentosa e esplêndida supervisora de desenvolvimento de produto, que sempre nos ofereceu o tão necessário apoio, paciência, sutil insistência, excelência na organização e experiência com questões editoriais cruciais para a concretização oportuna desta edição. Ela atuou de maneira altamente profissional como nossa defensora em questões relacionadas ao processo de produção. Também agradecemos e apreciamos os conhecimentos técnicos e a criatividade incríveis de Jennifer Clements, diretora de arte, por ir muito além do cumprimento de suas obrigações com as perspicazes e criativas contribuições na revisão do projeto gráfico de cada capítulo e a

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solução de nossas solicitações por vezes triviais. David Orzechowski, gerente de produção de projeto, ajudou a transformar os capítulos editados em mágicas provas tipográficas. Os talentosos artistas da Dragonfly (www.dragonflymediagroup.com/) também merecem reconhecimento por suas esplêndidas ilustrações médicas e competência artística e técnica. Muito obrigado, Eve, Jen, Dave e Dragonfly, pelo trabalho excepcional! William D. McArdle Sound Beach, NY Frank I. Katch Santa Barbara, CA Victor L. Katch Ann Arbor, MI

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Sumário Introdução | Uma Visão do Passado, xvii Entrevista com Dr. Charles M. Tipton

Parte 1

Fisiologia do Exercício, 1 seção 1 Nutrição

| A Base para o Desempenho Humano, 3

Entrevista com Dr. David L. Costill Capítulo 1

Carboidratos, Lipídios e Proteínas, 7

Parte 3 • ÁGUA, 73

Conteúdo Hídrico do Corpo, 73 Equilíbrio Hídrico | Ingestão Versus Excreção, 74 Necessidade de Água na Atividade Física, 75 Capítulo 3

Nutrição Ideal para a Atividade Física, 79 Ingestão de Nutrientes por Indivíduos Fisicamente Ativos, 80 Elementos Essenciais para uma Boa Nutrição, 85 Myplate: Guia para uma Alimentação Saudável, 85 Atividade Física e Ingestão Alimentar, 87 Refeição Pré-Competição, 92 Refeições com Carboidratos Antes, Durante e na Recuperação após a Atividade Física, 94 Refeições Glicosadas, Eletrólitos e Captação de Água, 100

seção 2

Parte 1 • Carboidratos, 8

Tipos e Fontes de Carboidratos, 8 Consumo Recomendado de Carboidratos, 13 Papel dos Carboidratos no Organismo, 14 Dinâmica dos Carboidratos Durante a Atividade Física, 15 Parte 2 • Lipídios, 18

Natureza dos Lipídios, 18 Tipos e Fontes de Lipídios, 18 Consumo Recomendado de Lipídios, 26 Papel dos Lipídios no Organismo, 26 Dinâmica das Gorduras Durante a Atividade Física, 27 Parte 3 • Proteínas, 30

Natureza das Proteínas, 30 Tipos de Proteínas, 31 Consumo Recomendado de Proteínas, 32 Papel da Proteína no Corpo, 33 Dinâmica do Metabolismo das Proteínas, 34 Equilíbrio Nitrogenado, 34 Dinâmica da Proteína Durante a Atividade Física, 37 Capítulo 2

Vitaminas, Minerais e Água, 41 Parte 1 • VITAMINAS, 42

Natureza das Vitaminas, 42 Tipos de Vitaminas, 42 Papel das Vitaminas, 42 Definições das Necessidades de Nutrientes, 43 Atividade Física, Radicais Livres e Antioxidantes, 49 A Suplementação de Vitaminas Proporciona Vantagem Competitiva?, 51 Parte 2 • MINERAIS, 53

Natureza dos Minerais, 53 Papel dos Minerais no Corpo, 53 Cálcio, 57 Tríade da Mulher Atleta | Um Problema Inesperado para as Mulheres que Treinam Intensamente, 62 Fósforo, 63 Magnésio, 63 Ferro, 64 Sódio, Potássio e Cloro, 68 Minerais e Desempenho no Exercício, 68

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Energia para a Atividade Física, 105

Entrevista com Dr. John O. Holloszy Capítulo 4

Valor Energético dos Alimentos, 109 Determinação da Energia dos Alimentos, 110 Capítulo 5

Introdução à Transferência de Energia, 117 Energia | A Capacidade de Realizar Trabalho, 118 Interconversões da Energia, 120 Trabalho Biológico nos Seres Humanos, 124 Enzimas e Coezimas Alteram a Taxa de Liberação de Energia, 124 Hidrólise e Condensação | As Bases para a Digestão e a Síntese, 127 Capítulo 6

Transferência de Energia no Corpo, 133 Parte 1 • ENERGIA DAS LIGAÇÕES FOSFATO, 134

Trifosfato de Adenosina: Moeda Corrente da Energia, 134 Fosfocreatina: O Reservatório de Energia, 136 Oxidação Celular, 137 Papel do Oxigênio no Metabolismo Energético, 140 Parte 2 • LIBERAÇÃO DE ENERGIA PELOS MACRONUTRIENTES, 141

Liberação de Energia pelos Carboidratos, 141 Liberação de Energia pelas Gorduras, 152 Liberação de Energia pelas Proteínas, 156 Usina Metabólica | Inter-Relações entre o Metabolismo de Carboidratos, Gorduras e Proteínas, 156 Capítulo 7

Transferência de Energia na Atividade Física, 161 Energia Imediata | Sistema Atp‑Pcr, 162 Energia a Curto Prazo | Sistema Glicolítico (Formação do Lactato), 162 Energia a Longo Prazo | Sistema Aeróbico, 163 Espectro Energético do Exercício, 168 Consumo de Oxigênio Durante a Recuperação, 169

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introdução

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Fisiologia do Exercício

Capítulo 8

Medida do Gasto Energético Humano, 177 Mensuração da Produção de Calor pelo Corpo, 178 Técnica com Água Duplamente Marcada, 185 Quociente Respiratório, 186 Razão de Troca Respiratória, 189 Capítulo 9

Gasto Energético Humano Durante o Repouso e a Atividade Física, 191 Parte 1 • GASTO ENERGÉTICO EM REPOUSO, 192

Taxas Metabólicas Basal e de Repouso, 192 Conceito de Tamanho Metabólico, 192 Taxas Metabólicas dos Seres Humanos | Comparação de Sexo e Idade, 193 Cinco Fatores que Afetam o Gasto Energético Diário Total, 196 Parte 2 • GASTO ENERGÉTICO DURANTE A ATIVIDADE FÍSICA, 199

Classificação das Atividades Físicas pelo Gasto Energético, 199 O Met, 200 Taxas Diárias de Gasto Energético Médio, 200 Custo Energético de Atividades Domésticas, Industriais e Recreativas, 202 Frequência Cardíaca para Estimar o Gasto Energético, 202

Gasto Energético Durante a Caminhada, o Trote, a Corrida e a Natação, 205 Gasto Energético Bruto Versus Efetivo, 206 Economia de Movimento Humano, 206 Gasto Energético Durante a Marcha, 208 Gasto Energético Durante a Corrida, 212 Natação, 220 Capítulo 11

Diferenças Individuais e Mensuração das Capacidades Energéticas, 227 Especificidade Versus Generalidade da Capacidade Metabólica e Desempenho nos Exercícios, 228 Visão Geral da Capacidade de Transferência de Energia Durante o Exercício, 228 Transferência de Energia Anaeróbica: Sistemas de Energia Imediato e a Curto Prazo, 229 Energia Aeróbica | Sistema de Energia a Longo Prazo, 236

Sistemas Aeróbicos de Fornecimento e Utilização de Energia, 251

Entrevista com Dr. Loring B. Rowell Capítulo 12

Estrutura e Função Pulmonares, 255 Área Superficial e Troca Gasosa, 256 Anatomia da Ventilação, 256 Mecânica da Ventilação, 257 Volumes e Capacidades Pulmonares, 260 Função Pulmonar, Aptidão Aeróbica e Desempenho Físico, 265 Ventilação Pulmonar, 265 Variações em Relação aos Padrões Respiratórios Normais, 268 O Sistema Respiratório Durante Atividades Físicas em Clima Frio, 270

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Troca e Transporte de Gases, 273 Parte 1 • Troca GASOSA NOS PULMÕES E NOS TECIDOS, 274

Concentrações e Pressões Parciais dos Gases Respirados, 274 Movimento dos Gases no Ar e nos Líquidos, 275 Troca Gasosa nos Pulmões e nos Tecidos, 276 Parte 2 • TRANSPORTE DE OXIGÊNIO, 279

Transporte de Oxigênio no Sangue, 279 Parte 3 • TRANSPORTE DO DIÓXIDO DE CARBONO, 286

Transporte do Dióxido de Carbono no Sangue, 286 Capítulo 14

Dinâmica da Ventilação Pulmonar, 289 Parte 1 • REGULAÇÃO DA VENTILAÇÃO PULMONAR, 290

Controle Ventilatório, 290 Regulação da Ventilação Durante a Atividade Física, 292 Parte 2 • VENTILAÇÃO PULMONAR DURANTE A ATIVIDADE FÍSICA, 294

Ventilação e Demandas Energéticas Durante a Atividade Física, 294 Custo Energético da Respiração, 299 Será que a Ventilação Limita a Potência Aeróbica e o Desempenho de Endurance?, 301 Parte 3 • EQUILÍBRIO ACIDOBÁSICO, 303

Capítulo 10

seção 3

Capítulo 13

Tamponamento, 303 Tampões Fisiológicos, 305 Efeitos da Atividade Física Intensa, 305 Capítulo 15

Sistema Cardiovascular, 307 Componentes do Sistema Cardiovascular, 308 Hipertensão Arterial, 319 Resposta da Pressão Arterial à Atividade Física, 322 Irrigação Sanguínea do Coração, 324 Metabolismo do Miocárdio, 326 Capítulo 16

Regulação e Integração Cardiovasculares, 329 Regulação Intrínseca da Frequência Cardíaca, 330 Regulação Extrínseca da Frequência Cardíaca e da Circulação, 331 Distribuição do Sangue, 337 Resposta Integrativa Durante a Atividade Física, 341 Atividade Física após Transplante Cardíaco, 341 Capítulo 17

Capacidade Funcional do Sistema Cardiovascular, 345 Débito Cardíaco, 346 Débito Cardíaco em Repouso, 347 Débito Cardíaco Durante a Atividade Física, 348 Distribuição do Débito Cardíaco, 351 Débito Cardíaco e Transporte de Oxigênio, 352 Ajustes Cardiovasculares ao Exercício Realizado com os Membros Superiores, 356 Capítulo 18

Músculo Esquelético | Estrutura e Função, 359 Estrutura Macroscópica do Músculo Esquelético, 360 Ultraestrutura do Músculo Estriado Esquelético, 364 Alinhamento das Fibras Musculares Esqueléticas, 367 Orientação Actina‑Miosina, 370

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Fisiologia do Exercício

Capítulo 19

Controle Nervoso do Movimento Humano, 387 Organização do Sistema Neuromotor, 388 Inervação do Músculo, 395 Características Funcionais da Unidade Motora, 400 Receptores nos Músculos, nas Articulações e nos Tendões | Os Proprioceptores, 406 Capítulo 20

Sistema Endócrino | Organização e Respostas Agudas e Crônicas à Atividade Física, 411 Visão Geral do Sistema Endócrino, 412 Organização do Sistema Endócrino, 412 Secreções Endócrinas em Repouso e Induzidas pelo Exercício, 418 Hormônios Gonadais, 431 Treinamento Físico e Função Endócrina, 446 Treinamento de Resistência e Função Endócrina, 453 Peptídios Opioides e Atividade Física, 454 Atividade Física, Enfermidade Infecciosa, Câncer e Resposta Imune, 454

Parte 2

Fisiologia aplicada ao Exercício, 459 seção 4

Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia, 461

Entrevista com Dr. Bengt Saltin Capítulo 21

Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica, 465 Princípios do Treinamento Físico, 466 Como o Treinamento Físico Afeta o Sistema Anaeróbico, 468 Alterações no Sistema Anaeróbico com o Treinamento, 468 Como o Treinamento Afeta o Sistema Aeróbico, 470 Fatores que Afetam as Respostas ao Treinamento Aeróbico, 482 Em Quanto Tempo Podem Ser Observados Aprimoramentos?, 489 Manutenção dos Ganhos na Aptidão Aeróbica, 490 Métodos de Treinamento, 492 Overtraining | Algo Bom em Excesso, 496 Atividade Física Durante a Gestação, 497 Capítulo 22

Força Muscular | Treinamento para o Fortalecimento dos Músculos, 505 Parte 1 • MENSURAÇÕES DA FORÇA E TREINAMENTO DE RESISTÊNCIA, 506

Objetivos do Treinamento de Resistência, 508 Mensuração da Força Muscular, 508 Diferenças Sexuais na Força Muscular, 513 Treinamento para o Fortalecimento dos Músculos, 517

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Parte 2 • ADAPTAÇÕES ESTRUTURAIS E FUNCIONAIS AO TREINAMENTO DE RESISTÊNCIA, 536

Fatores que Modificam a Expressão da Força Humana, 536 Respostas Comparativas ao Treinamento em Homens e Mulheres, 544 Efeitos do Destreinamento no Músculo, 545 Estresse Metabólico do Treinamento de Resistência, 546 Treinamento de Resistência em Circuito, 546 Dor e Rigidez Musculares, 547 Capítulo 23

Recursos Especiais para o Treinamento Físico e o Desempenho, 553 Um Desafio Cada Vez Maior para uma Competição Justa, 554 No Horizonte, 558 Parte 1 • AGENTES FARMACOLÓGICOS PARA EFEITOS ERGOGÊNICOS, 558 Parte 2 • ABORDAGENS NÃO FARMACOLÓGICAS PARA promover EFEITOS ERGOGÊNICOS, 583

seção 5

Desempenho no Exercício e Estresse Ambiental, 607

Entrevista com Barbara Drinkwater Capítulo 24

Atividade Física nas Médias e Grandes Altitudes, 611 Estresse da Altitude, 612 Aclimatação, 614 Capacidades Metabólicas, Fisiológicas e Relacionadas com o Exercício na Altitude, 623 Treinamento na Altitude e Desempenho ao Nível do Mar, 625 Combinação da Permanência em Grande Altitude com o Treinamento em Menor Altitude, 627 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, 634 Termorregulação no Estresse Induzido pelo Calor | Perda de Calor, 635 Efeitos da Roupa Sobre a Termorregulação, 637 Parte 2 • TERMORREGULAÇÃO E ESTRESSE TÉRMICO AMBIENTAL DURANTE A ATIVIDADE FÍSICA, 643

Atividade Física no Calor, 643 Manutenção do Equilíbrio Hídrico | Reidratação e Hiperidratação, 647 Fatores que Modificam a Tolerância ao Calor, 650 Complicações do Estresse Térmico Excessivo, 653 Parte 3 • TERMORREGULAÇÃO E ESTRESSE AMBIENTAL INDUZIDO PELO FRIO DURANTE A ATIVIDADE FÍSICA, 655

Atividade Física no Frio, 655 Aclimatação ao Frio, 657 Quando o Frio é Excessivo?, 658 Capítulo 26

Mergulho Esportivo, 661 História do Mergulho | Da Antiguidade ao Presente, 662 Relações Pressão‑Volume e Profundidade do Mergulho, 670 Mergulho com Snorkel e Livre (Em Apneia), 671

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Eventos Químicos e Mecânicos Durante a Contração e o Relaxamento Musculares, 372 Tipos de Fibras Musculares, 378 Genes que Definem o Fenótipo do Músculo Esquelético, 383 Diferenças nos Tipos de Fibras entre Grupos de Atletas, 383

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Fisiologia do Exercício

Mergulho Autônomo, 678 Problemas Especiais da Respiração de Gases com Altas Pressões, 681 Mergulhos a Profundidades Excepcionais | Mergulho com Gases Mistos, 687 Custo Energético da Natação Subaquática, 689 Capítulo 27

Microgravidade | A Última Fronteira, 693 Meio Ambiente sem Peso, 694 Visão Histórica da Fisiologia e Medicina Aeroespaciais, 701 Era Moderna, 706 Avaliação Médica para a Seleção dos Astronautas, 707 Adaptações Fisiológicas à Microgravidade, 710 Estratégias com Medidas Defensivas, 726 Visão Global das Respostas Fisiológicas ao Voo Espacial, 738 Nova Visão da Nasa para o Futuro da Exploração Espacial, 742 Benefícios Práticos da Pesquisa sobre Biologia Espacial, 744 Palavras Finais, 744

seção 6

Composição Corporal, Equilíbrio Energético e Controle de Peso, 751

Entrevista com Dr. Claude Bouchard Capítulo 28

Avaliação da Composição Corporal, 755 Sobrepeso, Excesso de Gordura e Obesidade | Nenhuma Unanimidade para a Terminologia, 756 Índice de Massa Corporal | Um Padrão Clínico Popular, 757 Composição do Corpo Humano, 762 Técnicas Comuns para Determinar a Composição Corporal, 767 Porcentual Médio de Gordura Corporal, 789 Determinação do Peso Corporal Almejado, 790 Capítulo 29

Biotipo, Desempenho e Atividade Física, 793 Biotipos de Atletas Campeões, 794 Limite Superior para Massa Corporal sem Gordura, 813 Capítulo 30

Sobrepeso, Excesso de Gordura, Obesidade e Controle de Peso, 817 Parte 1 • OBESIDADE, 818

Perspectiva Histórica, 818 A Obesidade Ainda é uma Epidemia Mundial, 818 Aumento da Gordura Corporal | Processo Progressivo e a Longo Prazo, 822 A Genética Influencia o Acúmulo de Gordura Corporal, 823 Sedentarismo | Um Componente Importante no Acúmulo Excessivo de Gordura, 826 Riscos para a Saúde da Gordura Corporal Excessiva, 827 Critérios para Determinar Gordura Corporal Excessiva, 831 Parte 2 • PRINCÍPIOS DE CONTROLE DE PESO | DIETA E ATIVIDADE FÍSICA, 838

Equilíbrio Energético | Influxo Versus Gasto, 838 Dieta para Controle do Peso, 839 Fatores que Afetam a Perda de Peso, 850 Atividade Física Aumentada para Controle do Peso, 851 Efetividade da Atividade Física Regular, 854 Recomendações para Perda Ponderal em Lutadores e Outros Atletas de Potência, 862 Ganho Ponderal | Dilema do Atleta Competitivo, 862

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seção 7

Exercício, Envelhecimento Bem‑sucedido e Prevenção de Doenças, 867

Entrevista com Dr. Steven N. Blair Capítulo 31

Atividade Física, Saúde e Envelhecimento, 871 O Encanecimento da América, 872 Nova Gerontologia, 872 Parte 1 • ATIVIDADE FÍSICA NA POPULAÇÃO, 874

Epidemiologia da Atividade Física, 874 Parte 2 • ENVELHECIMENTO E FUNÇÃO FISIOLÓGICA, 881

Tendências Etárias, 881 Treinabilidade e Idade, 891 Parte 3 • ATIVIDADE FÍSICA, SAÚDE E LONGEVIDADE, 892

Atividade Física, Saúde e Longevidade, 892 Atividade Física Moderada Regular Proporciona Benefícios Significativos, 893 Parte 4 • DOENÇA DA ARTÉRIA CORONÁRIA, 895

Alterações em Nível Celular, 895 Fatores de Risco para Doença da Artéria Coronária, 899 Capítulo 32

Fisiologia do Exercício Clínico para Reabilitação Oncológica, Cardiovascular e Pulmonar, 911 Fisiologista do Exercício no Ambiente Clínico, 912 Programas de Treinamento e de Capacitação (Certificação) para os Fisiologistas do Exercício, 913 Aplicações Clínicas da Fisiologia do Exercício para Diversas Doenças e Distúrbios, 913 Oncologia, 913 Doença Cardiovascular, 919 Avaliação da Cardiopatia, 926 Protocolos dos Testes com Estresse, 936 Prescrição da Atividade Física e do Exercício, 938 Reabilitação Cardíaca, 941 Doenças Pulmonares, 944 Atividade Física e Asma, 952 Doenças, Incapacidades e Distúrbios Neuromusculares, 955 Doença Renal, 956 Doenças e Distúrbios Cognitivos/Emocionais, 957

seção 8

No Horizonte, 961

Entrevista com Dr. Frank W. Booth Capítulo 33

Biologia Molecular | Uma Nova Perspectiva da Fisiologia do Exercício, 965 Breve Viagem Histórica da Biologia Molecular, 967 Revolução nas Ciências Biológicas, 969 Genoma Humano, 971 Ácidos Nucleicos, 973 Como Ocorre a Replicação do Dna, 982 Síntese das Proteínas | Transcrição e Tradução, 985 Mutações, 1004 Novos Horizontes na Biologia Molecular, 1011 Pesquisa Sobre Desempenho Humano, 1037 O Futuro, 1042

Índice Alfabético, 1045

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Seção 5

Seção 6

Seção 7

Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

Desempenho no Exercício e Estresse Ambiental

Composição Corporal, Equilíbrio Energético e Controle de Peso

Exercício, Envelhecimento Bem-sucedido e Prevenção de Doenças

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VISÃO GERAL Em todas as páginas deste livro enfatizamos que diferentes atividades físicas, dependendo da duração e da intensidade, ativam sistemas de transferência de energia altamente específicos. Reconhecemos a dificuldade de colocar certas atividades em única categoria. Por exemplo, à medida que uma pessoa aumenta sua aptidão aeróbica, uma atividade classificada previamente como anaeróbica pode tornar‑se aeróbica. Em muitos casos, os três sistemas de transferência de energia – o sistema trifosfato de adenosina‑fosfocreatina (ATP, PCr), o sistema do ácido láctico e o sistema aeróbico – operam predominantemente em diferentes momentos durante a atividade física, porém cada um deles continua sendo funcional ao longo de todo o período de atividade. Suas contribuições relativas para o continuum energético relacionam‑se diretamente com a dura‑ ção e a intensidade (produção de potência) de uma atividade específica. As atividades de potência curtas, com duração de até 6 segundos, dependem quase exclusi‑ vamente de energia “imediata” gerada pela degradação dos fosfatos de alta energia armazenados nos músculos, ATP e PCr. Consequentemente, os atletas de potência (p. ex., velocistas, jogadores de futebol americano, lançadores de disco e saltadores com vara) deverão ajustar seu treinamento aprimorando a capacidade desse sistema de transferência de energia. Isso inclui a capacidade de gerar força dos músculos‑alvo que acionam seu esporte. À medida que o movimento all-out pro‑ gride para 60 segundos de duração e que ocorre uma redução na produção de potência, a maior parte da energia para o movimento ainda será proporcionada através das vias anaeróbicas rápidas e lentas. Essas reações metabólicas envolvem também o sistema glicolítico de energia a curto prazo com subsequente acúmulo de lactato. À medida que a intensidade do exercício diminui e a duração é prolongada para 2 a 4 min, a dependência da energia proeminente dos fosfagênios intramusculares e da glicólise anaeróbica diminui, tornando a produção aeróbica de ATP cada vez mais importante. Com o aumento na duração do exercício, o metabolismo aeróbico gera mais de 99% da demanda total de energia. Claramente, um sistema de treinamento eficiente atribui um peso proporcional ao treinamento almejado dos sistemas energéticos e fisiológicos específicos ativados na atividade. Os capítulos nesta seção abordam o condicionamento anaeróbico e aeróbico (Capítulo 21), incluindo os procedimentos para treinar os músculos a fim de se tornarem mais fortes (Capítulo 22), com ênfase nos princípios, métodos e respostas a curto prazo e adaptações ao treinamento a longo prazo. No capítulo final (Capítulo 23), exploramos a segurança e a eficácia de diversos recursos químicos, nutricionais e fisiológicos destinados a aprimorar o treinamento e o desempenho físico.

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Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

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E N T R E V I S TA C O M

Formação:  Södertälje Gymnasium (1955); Medical School, Karolinska Institute, Estocolmo (1956 a 1962); tese em fisiologia, Karolinska Institute, Estocolmo (1964). Função atual:  Diretor, Copenhagen Muscle Research Centre em Rigshospitalet e na Univer‑ sity of Copenhagen; Professor adjunto, August Krogh Institute, University of Copenhagen. Homenagens, Prêmios e ACSM Honor Award Statement of Contributions:  Ver Apêndice A (disponível em http://gen‑io.grupogen.com.br, na área relativa a este livro). Foco de pesquisa:  Exploração da resposta cardiovascular e metabólica integrativa ao exer‑ cício físico, incluindo estudos sobre o músculo esquelético em seres humanos por biopsia direta com agulha. Publicação memorável:  Saltin B et al. Response to exercise after bed rest and after train‑ ing: a longitudinal study of adaptive changes in oxygen transport and body composition. Circulation 1968;38(Suppl 7):79.

➤  O que o inspirou a entrar no campo da ciência do exercício? O que o levou a decidir‑se por sua especialização e/ou linha de pesquisa? Em janeiro de 1958 prestei meu exame oral em fisiologia como parte de meus estudos de medicina. O examinador foi o Profes‑ sor Ulf von Euler (que acabou ganhando o Prêmio Nobel de 1970 em fisiologia ou medicina pelas descobertas acerca dos transmissores humorais nas terminações nervosas e os meca‑ nismos para seu armazenamento, liberação e inativação). No fim do exame, perguntaram‑me se estaria interessado em atuar como instrutor para os alunos. Minha resposta foi afirmativa. Pelo fato de ter grande interesse na marcha de orientação (um esporte comum na Escandinávia), eu pretendia me associar à pesquisa relacionada com o exercício. O Professor Euler cha‑ mou Erik Hohwü‑Christensen, que era professor de fisiolo‑ gia na Royal School of Gymnastics. Uma semana após ter‑me encontrado com o Professor Hohwü‑Christensen, no verão de 1958, comecei a trabalhar com ele em um projeto que avaliava as demandas energéticas no exercício intermitente. Durante os semestres, ajudei ensinando ao mesmo tempo em que continu‑ ava com meus estudos de medicina. No outono de 1961, decidi preparar‑me para a tese de doutorado em fisiologia, que defendi em maio de 1964. ➤  Quais foram as pessoas mais influentes em sua carreira e por quê? Duas pessoas foram muito importantes em minha carreira cien‑ tífica. Gostaria de agradecer ao Professor Erik Hohwü‑Chris‑ tensen e ao Professor Per‑Olof Åstrand. O Professor Hohwü‑Christensen havia sido aluno de Johannes Lindhard, o primeiro Docente do equivalente a uma cátedra patrocinada em Anatomia, Fisiologia e Teoria da Ginástica na Universi‑ dade de Copenhague, e havia realizado também uma pesquisa em cooperação com o vencedor do Prêmio Nobel de 1920, August Krogh . O Professor Per‑Olof Åstrand, do Instituto Karolinska, foi o equivalente ao meu consultor de pesquisa na dissertação para o título de PhD. Meus projetos tinham como

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finalidade compreender melhor a captação máxima de oxigênio nos seres humanos e seus determinantes em diferentes condi‑ ções fisiológicas e fisiopatológicas, particularmente o estresse térmico e a desidratação. O conhecimento e a paixão desses dois cientistas pioneiros encorajaram uma geração mais jovem de futuros pesquisadores a se concentrar na fisiologia integra‑ tiva humana. ➤  Qual foi o aspecto mais interessante/agradável de seu envolvimento na ciência? Qual foi o aspecto menos interessante/menos agradável? Esta pergunta é difícil de ser respondida. Tive a sorte de tra‑ balhar com muitos cientistas de muitas partes do mundo. Por exemplo, em 1965 passei 1 ano no Department of Medicine na University of Texas em Dallas. Depois trabalhei por 5 meses no John B. Pierce Institute e no Departamento de Fisiologia na Yale University. Em 1972 passei 2 meses no Departamento de Medicina na University of California, São Francisco, e então, em 1976, passei 3 meses trabalhando com David Costill no Human Performance Laboratory na Ball State University. Passei tam‑ bém 4 meses no Cumberland College e no Departamento de Fisiologia na New South Wales University em Sydney, Austrá‑ lia. Para meu interesse na fisiologia das grandes altitudes e na regulação da temperatura, tive a sorte de passar 1 a 5 meses entre os anos de 1960 e 1989 em laboratórios no norte da Noruega estudando o perfil físico e a saúde dos lapões nômades, e nos seguintes locais estudando a fisiologia das grandes altitudes: Monte Evans (Colorado), Cidade do México, as montanhas dos Andes e do Himalaia, e Quênia. Tive também uma maravilhosa experiência estudando as respostas fisiológicas ao exercício em camelos de corrida no deserto da Arábia. ➤  Qual é a sua contribuição mais significativa para o campo da ciência do exercício e por que ela é tão importante? Tentar compreender melhor, e não apenas descrever, os fenô‑ menos básicos relacionados com as respostas fisiológicas ao exercício em várias condições ambientais. A ciência do exercício

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Dr. Bengt Saltin

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➤  Que conselho você daria a estudantes que se interessam em seguir a carreira de pesquisa na ciência do exercício? Concentrar‑se e aprender as técnicas básicas. Atualmente, a ciência do exercício representa, em grande parte, o estudo das adaptações agudas e crônicas. Assim sendo, um caminho que eu realçaria consiste em identificar o estímulo do exercício e a sina‑ lização intracelular dos genes de maior importância para a adap‑ tação muscular. Em um artigo na Scientific American (setembro de 2000), enfatizamos que os atletas olímpicos dependem da maneira como seus músculos se adaptam ao estresse do treina‑ mento aeróbico, anaeróbico e de resistência de alta intensidade. Entretanto, a pesquisa recente sugere que a razão entre fibras musculares de contração rápida e lenta depende de característi‑ cas hereditárias. Lamentavelmente, as futuras técnicas genéticas poderiam modificar até mesmo esse conceito à medida que os atletas experimentam novos métodos para aprimorar o desem‑ penho muscular. ➤  Que interesses teve fora de sua carreira profissional? Estive profundamente envolvido no esporte das corridas de orientação, tanto como corredor quanto como admirador. De 1982 a 1988 funcionei como Membro do Conselho (Board Member) e Presidente da International Orienteering Federa‑ tion. Sou fanático por teatro e tenho interesse em literatura. Ibsen e Strindberg são meus favoritos, porém a maioria das obras clássicas da Grécia antiga em diante consegue levar‑me ao teatro. Durante toda a vida meus “companheiros de leitura” foram Katherine Mansfield, Albert Camus, Joseph Brodsky e, para mencionar um dinamarquês, J. P. Jacobsen.

➤  Se você tivesse a oportunidade de ministrar uma “última conferência”, qual seria o seu tema principal? Já ministrei a minha “última” conferência. Ela se concentrou na maneira como os jovens fisiologistas do exercício poderiam ser‑ vir melhor uma área na pesquisa e fazer também uma grande contribuição para a ciência. O ponto principal consistia em identificar um fenômeno importante. Se existem muitos méto‑ dos para estudá‑lo, então dedique‑se a ele até que tenha sido solucionado. Em outras palavras, seja mecanicístico, explique com extremo cuidado os fenômenos e, a seguir, faça tudo o que puder para compreendê‑lo.

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era uma área-chave da ciência no final do século 19 e nas três primeiras décadas do século 20. Há muitos motivos para a falta de grandes contribuições desde então. Um deles poderia ser que a maioria dos cientistas do exercício descreve um fenômeno, porém não se esforça bastante em penetrar nos mecanismos e, dessa forma, contribuir para a compreensão fundamental do fenômeno.

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OBJETIVOS DO CAPÍTULO ●●

Discutir e fornecer exemplos dos princípios do treina‑ mento físico de sobrecarga, especificidade, diferenças individuais e reversibilidade

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Explicar o ajuste a zona sensível ao treinamento para a natação e outras formas de atividade física realizada com os braços

●●

Esboçar as adaptações metabólicas ao treinamento com exercícios anaeróbicos

●●

Justificar a “escala de percepção de esforço” para esta‑ belecer a intensidade para as atividades aeróbicas

●●

Esboçar as adaptações metabólicas, cardiovasculares e pulmonares ao treinamento com exercícios aeróbicos

●●

Esboçar as vantagens do treinamento no nível do limiar do lactato

●●

Discutir os fatores que ampliam a diferença a‑v¯O2 durante o exercício gradativo e como o treinamento de endurance afeta cada componente

●●

Comparar o treinamento aeróbico contínuo e intermi‑ tente, bem como as vantagens e as desvantagens de cada um deles

●●

Explicar os efeitos do treinamento de endurance sobre o fluxo sanguíneo regional

●●

●●

Explicar o termo coração de atleta; contrastar as carac‑ terísticas estruturais e funcionais do coração de um atleta de endurance versus um atleta treinado em resis‑ tência

Resumir as atuais recomendações feitas pelo Ameri‑ can College of Sports Medicine acerca da quantidade e da qualidade do exercício para desenvolver e manter a aptidão cardiorrespiratória e muscular, assim como a flexibilidade articular em adultos sadios

●●

Esboçar a aplicação do princípio da sobrecarga para treinar os fosfatos intramusculares de alta energia e o sistema energético glicolítico

●●

Resumir os fatores importantes acerca da prescrição do exercício para o treinamento intervalado

●●

Descrever a influência de nível inicial de aptidão, gené‑ tica, frequência do treinamento, duração do treina‑ mento e intensidade do treinamento sobre a resposta ao treinamento aeróbico

●●

Discutir a base lógica para utilizar a frequência cardí‑ aca com a finalidade de estabelecer a intensidade para o treinamento aeróbico

●●

Descrever a forma mais comum da síndrome de over‑ training e resumir os fatores interativos que contri‑ buem para o overtraining em atletas de endurance

●●

Discutir o termo zona sensível ao treinamento, incluindo sua base lógica, vantagens, limitações e aplicação para homens e mulheres de diferentes idades

●●

Resumir as atuais recomendações para a atividade física regular durante a gestação.

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Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

PRINCÍPIOS DO TREINAMENTO físico

Princípio de sobrecarga

A estimulação das adaptações estruturais e funcionais para aprimorar o desempenho em tarefas físicas específicas continua sendo o principal objetivo do treinamento físico. Essas adaptações tor‑ nam necessária a adesão a programas minuciosamente planeja‑ dos com enfoque na frequência e duração das sessões de traba‑ lho; tipo de treinamento; velocidade; intensidade; duração e repetição da atividade; intervalos de repouso e competição apropriada. A aplicação desses fatores varia, dependendo do desempenho e dos objetivos em termos de aptidão. A abordagem básica ao condicionamento f isiológico aplica‑se igualmente a homens e mulheres em uma ampla gama etária; ambos respondem e se adaptam ao treinamento de maneira essencialmente similar. A Figura 21.1 ilustra os quatro caminhos geradores de energia e exemplos de desempenhos físicos correspondentes a cada caminho, os quais incluem ATP (força-potência), ATP 1 PCr (potência sustentada), ATP 1 PC 1 ácido láctico (potência anaeróbica – endurance) e transporte de elétrons – fosforilação oxidativa (endurance aeróbico).

A aplicação regular de uma sobrecarga na forma de um exer‑ cício específico aprimora a função fisiológica para induzir uma resposta ao treinamento. O exercício realizado com intensidades acima dos níveis normais estimula adaptações altamente espe‑ cíficas, para que o corpo possa funcionar com maior eficiência. Para conseguir a sobrecarga apropriada será necessário manipular a frequência, a intensidade e a duração do treinamento, ou combinar esses três fatores. O conceito de sobrecarga individualizada e progressiva aplica‑se aos atletas, às pessoas sedentárias, aos indivíduos incapacitados e até mesmo aos cardiopatas. Nesse último grupo, um número cada vez maior vem aplicando a reabilitação com exercícios apropriados para caminhar, trotar e, por fim, correr e competir nas maratonas e nos triatlos. Como veremos no Capítulo 31, para conseguir os benefícios relacionados com a saúde com a atividade física regu‑ lar será necessária menor intensidade do exercício (porém com volume maior) que aquela necessária para aprimorar a aptidão aeróbica máxima.112,131,214

Duração do exercício 0

4s

10 s

1,5 min

3 min 

ATP Força-potência

Tipos de desempenho

(power lift, salto em altura, arremesso de dardo, tacada de golfe, saque no tênis)

ATP + PCr Potência sustentada

(sprints, freadas rápidas, desempenho do jogador de linha no futebol americano, rotina de ginástica)

ATP + PC + ácido láctico Potência anaeróbica– endurance (Sprints de 200 a 400 m, natação de 100 m)

Transporte de elétron– fosforilação oxidativa Endurance aeróbica (distância da corrida superior a 800 m)

Sistemas não oxidativos imediatos/a curto prazo

Sistema aeróbico-oxidativo

Vias energéticas predominantes Figura 21.1  Classificação da atividade física com base na duração do exercício all-out e nas correspondentes vias predominantes de energia intracelular.

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Princípio de especificidade A especificidade do treinamento físico refere‑se a adaptações nas funções metabólicas e fisiológicas que dependem da inten‑ sidade, da duração, da frequência e da modalidade de sobre‑ carga imposta. Uma sobrecarga específica de curta duração (p. ex., treinamento de força‑potência) induz adaptações específicas de força‑potência; o treinamento de endurance específico induz adaptações específicas do sistema aeróbico – com um inter‑ câmbio apenas limitado dos benefícios entre o treinamento de força‑potência e o treinamento aeróbico. Não obstante, o princí‑ pio de especificidade vai muito além dessa ampla demarcação. Por exemplo, o treinamento aeróbico não representa uma entidade singular que requer apenas sobrecarga cardiovascular. O treina‑ mento aeróbico que confia em músculos específicos no desem‑ penho desejado aprimora mais efetivamente a aptidão aeró‑ bica para natação,58 ciclismo,159 corrida135 ou exercício realizado com os braços.117 Algumas evidências sugerem até mesmo uma

psc

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especificidade temporal na resposta ao treinamento, de modo que os indicadores de aprimoramento do treinamento alcançam um valor máximo quando medidos na hora do dia em que o trei‑ namento costuma ser realizado regularmente.84 O treinamento específico que envolva a habilidade motora para evitar uma queda após perda de equilíbrio pode afetar positivamente variantes bio‑ mecânicas efetivas para que indivíduos mais velhos evitem que‑ das após tropeços induzidos em laboratório.65 A avaliação mais efetiva do desempenho esporte‑específico ocorre quando a men‑ suração laboratorial simula mais intimamente a atividade espor‑ tiva e/ou utiliza a massa muscular exigida pelo esporte.13,58,116 Isso pode ser enunciado de maneira mais simples dizendo‑se que o exercício específico desencadeia adaptações específicas destinadas a promover efeitos específicos do treinamento que produzam melhoras específicas no desempenho. Isso pode ser exposto de maneira mais fácil de lembrar: especificidade refere‑se ao princípio das adaptações específicas às demandas impostas (AEDI).

Um exemplo de treinamento aeróbico específico

Percentual de melhora

Em um experimento sobre especificidade do treinamento aeróbico, realizado em um de nossos laboratórios, 15 homens nadaram du‑ 34 rante 1 h/dia, 3 dias/semana, por 10 semanas, 34,0 com frequência cardíaca entre 85 e 95% do 32 máximo (FCmáx). O V˙O2máx foi medido durante a corrida em esteira ergométrica e a natação es‑ 30 tática, antes e depois do treino. Uma vez que o treinamento intenso de natação sobrecarrega 18 a circulação central e isso se manifesta como frequências cardiacas elevadas, esperávamos 16 que houvesse ao menos um pouco de transfe‑ rência das melhorias na potência aeróbica do 14 treinamento de natação para a corrida, o que não se mostrou correto. Uma especificidade 12 quase total acompanhou a melhora de V˙O2máx no treinamento de natação. 11,0 10 A figura a seguir ilustra que o treino de natação melhora o V˙O2máx em 11% quando 8 medido durante o nado, mas em apenas 1,5% durante a corrida. Houvesse a corrida em esteira 6 ergométrica sido utilizada para avaliar os efeitos no treinamento de natação, teríamos conclu‑ 4 4,6 ído, incorretamente, que não há efeito algum no treinamento. Como desempenho máximo 2 durante o teste, os indivíduos melhoraram em 1,5 34% o tempo de natação até a exaustão, mas 0 VO2máx Tempo máximo VO2máx em apenas 4,6% o tempo de corrida no teste Tempo máximo de corrida de natação ergométrico. Esses achados, bem como outros estudos, Corrida em esteira Natação indicam fortemente que o treinamento espe‑ ergométrica estática cífico para atividades aeróbicas deve propor‑ cionar um nível geral apropriado de estresse cardiovascular e sobrecarga de músculos específicos de modo específico demandado pela atividade. Quando são medidos a capa‑ cidade aeróbica e o desempenho no exercício relativos a uma atividade diferente, pequenas melhorias são registradas. Por outro lado, melhoras consideráveis emergem quando a modalidade específica de treinamento é avaliada em suas adaptações aeróbicas ao treinamento. (Adaptada, com autorização de, Katch VL, McArdle WD, Katch FI, Essentials of Exercise Physiology. 4th Ed. Philadelphia: Wolters Kluwer Health, 2011.)

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

Especificidade do V˙O2máx Ao treinar para atividades aeróbicas específicas tipo ciclismo, natação, remo ou corrida, a sobrecarga deve cumprir dois obje‑ tivos: 1. Solicitar os músculos apropriados exigidos pela atividade. 2. Proporcionar intensidade em nível suficiente para sobrecar‑ regar o sistema cardiovascular. Observa‑se pouca melhora ao medir a capacidade aeróbica com uma atividade física diferente; o máximo de melhora ocorre quando o exercício do teste reproduz o treinamento. Esses resul‑ tados aplicam‑se também na reabilitação com movimentos dos pacientes com doença coronariana.152 Enquanto o treinamento com exercícios aeróbicos induz uma melhora altamente especí‑ fica no V˙O2máx, melhoras mais generalizadas são observadas na função cardíaca. A contratilidade ventricular, por exemplo, que melhora com determinada modalidade de treinamento físico, melhora também no exercício dos membros não treinados.216 Aparentemente os indivíduos conseguem treinar o miocárdio propriamente dito com diversas modalidades de atividades rea‑ lizadas com “grandes grupos musculares”.

Especificidade das alterações locais A sobrecarga imposta a grupos musculares específicos com o treinamento de endurance aprimora o desempenho e a potência aeróbica por facilitar o transporte de oxigênio e a utilização de oxigênio ao nível local dos músculos treinados.85,127 Por exemplo, o músculo vasto lateral de ciclistas bem treinados tem maior capacidade oxidativa que o de corredores de endurance; a capa‑ cidade oxidativa desse músculo melhora após o treinamento em uma bicicleta ergométrica. Essas adaptações metabólicas locais fazem aumentar a capacidade dos músculos estriados esqueléti‑ cos treinados de gerarem ATP aerobicamente antes do início do acúmulo de lactato. A especificidade da melhora aeróbica pode resultar também do maior fluxo sanguíneo regional nos tecidos ativos em virtude de três fatores: 1. Aumento da microcirculação. 2. Distribuição mais efetiva do débito cardíaco. 3. O efeito combinado de ambos os fatores. Seja qual for o mecanismo, essas adaptações ocorrem somen‑ te nos músculos treinados especificamente e tornam‑se eviden‑ tes somente no exercício que ativa essa musculatura.

Princípio das diferenças individuais Nem todos os indivíduos respondem de maneira semelhante a um determinado estímulo de treinamento. Por exemplo, o nível de aptidão relativa de uma pessoa no início do treinamento exerce alguma influência. Esse subprincípio dos valores iniciais revela que os indivíduos com aptidão mais baixa eviden‑ ciam a maior melhora conseguida com o treinamento. Esse princípio funciona para os indivíduos sadios assim como para aqueles com doença cardiovascular ou com um alto risco para essa doença.19,176,236 Quando um grupo relativamente homo‑ gêneo inicia um esquema de treinamento, não se pode espe‑ rar que cada pessoa alcance o mesmo estado de aptidão ou

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de desempenho nos exercícios após apenas 10 ou 12 sema‑ nas. Um técnico não deveria insistir para que todos os atle‑ tas da mesma equipe ou até mesmo na mesma prova treinem da mesma maneira ou com a mesma intensidade relativa ou absoluta do esforço. Os benefícios ótimos do treinamento ocorrem quando os programas de exercícios concentram‑se nas necessidades individuais e nas capacidades dos participantes. O Capítulo 11 e a seção “Treinabilidade e genes” deste capítulo enfatizam que os fatores genéticos interagem para exercer algum impacto sobre a resposta ao treinamento.

Princípio de reversibilidade A perda das adaptações fisiológicas e de desempenho, cha‑ mada destreinamento, ocorre rapidamente quando uma pessoa encerra sua participação na atividade física regular. Apenas 1 ou 2 semanas de destreinamento acarretam redução na capaci‑ dade tanto metabólica quanto de realização do exercício, e mui‑ tos aprimoramentos induzidos pelo treinamento são perdidos completamente em alguns meses.147 A Tabela 21.1 mostra as consequências biológicas de várias durações do destreinamento a curto prazo (, 3 semanas) e a longo prazo (3 a 12 semanas) nos indivíduos treinados em endurance. Os dados representam as respostas médias relatadas na literatura. Um grupo de pesquisa confinou cinco indivíduos ao leito por 20 dias consecutivos.191 Houve redução de 25% no V˙O2máx. Essa queda acompanhava uma diminuição semelhante no volume sistólico máximo e no débito cardíaco, o que correspondia a uma redução diária de aproximadamente 1% na potência aeróbica máxima. Ademais, o número de capilares no músculo treinado diminuiu entre 14 e 25% em 3 semanas imediatamente após o treinamento.190 Para os indivíduos idosos, 4 meses de destreinamento anulavam com‑ pletamente as adaptações induzidas pelo treinamento de endurance sobre as funções cardiovasculares e a distribuição da água corporal.165 Nos atletas altamente treinados, mesmo os efeitos benéficos de muitos anos de treinamento físico prévio continuam sendo transitórios e reversíveis. Por essa razão, a maioria dos atletas começa um programa de condicionamento vários meses antes do início da estação competitiva ou mantém pelo menos algum nível moderado de atividade física esporte‑específica fora da tem‑ porada a fim de tornar mais lentas as consequências do des‑ treinamento.

COMO O TREINAMENTO físico AFETA O SISTEMA anaeróbico As seções seguintes apresentam uma lista mais detalhada das diversas adaptações das respostas ao treinamento com exercícios aeróbicos e anaeróbicos esboçadas na Tabela 21.2.

ALTERAÇÕES NO SISTEMA ANAERÓBICO COM O TREINAMENTO A Figura 21.2 resume as respostas para as adaptações metabólicas na função anaeróbica que acompanham o treinamento anaeró‑ bico. Em conformidade com o conceito de especificidade do trei‑ namento, as atividades que exigem um alto nível de metabolismo

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica Modificações nas medidas da função fisiológica e metabólica com várias durações de destreinamento.a

Variável V˙O2máx, m/kg/min V˙O2máx, /min Débito cardíaco, /min

Treinado 62,2 62,1 4,45 27,8 27,8

Destreinado 57,3 50,8 4,16 25,5 25,2

155 148 186 187

139 129 193 197

Pulso de oxigênio, m/contração Soma da frequência cardíaca aos 3 min de recuperação Volume plasmático,  dif a‑v¯O2, m/100 m

12,7 190

10,9 237

2,91 15,1 15,1

2,56 15,4 14,1

PCr, mM/(g de peso úmido) ATP, mM/(g de peso úmido) Glicogênio, mM/(g de peso úmido) Densidade capilar, cap./mm2

17,9 5,97 113,9 511 464

13,0 5,08 57,4 476 476

43,3 43,3

41,0 40,7

Volume sistólico, m Frequência cardíaca, bpm

Capacidade das enzimas oxidativas Mioglobina, mg/(g de proteína) Insulina (repouso) Norepinefrina/epinefrina (repouso) Norepinefrina/epinefrina (exercício) Lactato sanguíneo Limiar do lactato Lipólise do exercício Síntese de glicogênio muscular Tempo até o surgimento de fadiga, min Potência de natação, W Força de extensão do cotovelo, pés-libras

Modificação, % de destreinamento a curto prazob –8

Modificação, % de destreinamento a longo prazoc –18

–7 –8

–10

–10 4

–13 5 –14 25

–12 –2 (SSE)

–7 –27 –15 –50

–7 –29 –5 (SSE)

–2 (SSE) –32 –6

17 a 120 Nenhuma mudança 65 a 100 88 –7 –52 –29 –10 39,0

25,5

–18 –40 –14 –35

Os dados representam média calculada a partir de estudos individuais conforme citado nas seguintes fontes: McArdle WD et al. Essentials of exercise physi‑ ology, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2006, e Wilber RL, Moffatt RJ. Physiological and biochemical consequences of detraining in aerobically trained individuals. J Strength Cond Res 1994;8:110. Observe que uma mudança para a frequência cardíaca representa um declínio na capacidade funcional. Os valores omitidos para treinados e destreinados excluídos nas fontes originais. b Curto prazo, 3 semanas ou menos nos indivíduos treinados principalmente por métodos aeróbicos. c Longo prazo, 3 a 12 semanas nos indivíduos treinados principalmente por métodos aeróbicos. SSE = sem significado estatístico. a

anaeróbico produzem alterações específicas nos sistemas de ener‑ gia imediato e a curto prazo, com pequenos aumentos concomi‑ tantes nas funções aeróbicas. Ocorrem três alterações importantes com o treinamento de potência anaeróbica: 1. Maiores níveis de substratos anaeróbicos. As amostras de biop‑ sias musculares obtidas antes ou após o treinamento de resistência (Tabela 21.3) mostram aumentos nos níveis em repouso do músculo treinado para ATP, PCr, creatina livre

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e glicogênio acompanhados por uma melhora de 28% na força muscular. Outros estudos mostraram níveis mais altos de ATP e de conteúdo total de creatina nos músculos trei‑ nados de corredores e ciclistas de pista de alta velocidade em comparação aos corredores de longa distância e aos corredo‑ res de estrada.151 O treinamento de velocidade‑potência faz aumentar também o conteúdo de PCr no músculo esquelé‑ tico treinado.

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Tabela 21.1

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

Tabela 21.2

Valores metabólicos e fisiológicos típicos para homens sadios treinados em endurance e não treinados.a

Variável Glicogênio, mM/(g de músculo úmido) Número de mitocôndrias, mmol3 Volume mitocondrial, % de célula muscular ATP em repouso, mM/(g de músculo úmido) PCr em repouso, mM/(g de músculo úmido) Creatina em repouso, mM/(g de músculo úmido) Enzimas glicolíticas Fosfofrutoquinase, mM/(g de músculo úmido) Fosforilase, mM/(g de músculo úmido) Enzimas aeróbicas Succinato desidrogenase, mM/(kg de músculo úmido) Lactato máximo, mM/(kg de músculo úmido) Fibras musculares De contração rápida, % De contração lenta, %

Não treinados 85,0 0,59 2,15 3,0 11,0 10,7

120 1,20 8,00 6,0 18,0 14,5

50,0

50,0

Diferença percentualb 41 103 272 100 64 35

0

4a6

6a9

60

5 a 10

15 a 20

133

110

150

36

50 50 120

20 a 30 60 180

–50 20 50

20

30 a 40

75

Volume sistólico máximo, ml Débito cardíaco máximo, l/min Frequência cardíaca em repouso, bpm Frequência cardíaca máxima, bpm

70 190 14,5

dif a‑v¯O2 máxima, ml/dl V˙O2máx, ml/kg/min

Treinados

30 a 40

40 180 16,0 65 a 80

–43 –5 10 107

Volume cardíaco, l

7,5

9,5

27

Volume sanguíneo, l

4,7

6,0

28

V˙Emáx, l/min Percentual de gordura corporal

110

190

73

15

11

–27

Em alguns casos, são usados valores aproximados. Em todos os casos, os valores para os indivíduos treinados representam dados de atletas de endurance. Convém ter cautela ao pressupor que a diferença percentual entre treinados e não treinados representa necessariamente o resultado do treinamento, pois diferenças genéticas exercem provavelmente uma poderosa influência sobre muitos desses fatores. b Diferença percentual: treinados versus não treinados. a

2. Maior quantidade e atividade das enzimas-chave que controlam a fase anaeróbica (glicolítica) do catabolismo da glicose. Essas modificações não alcançam a magnitude para as enzimas oxidativas com o treinamento aeróbico. Os aumentos mais expressivos na função das enzimas anaeróbicas e no tamanho das fibras ocorre nas fibras musculares de contração rápida. 3. Maior capacidade de gerar e tolerar altos níveis de lactato sanguíneo durante o esforço explosivo. Essa adaptação resulta prova‑ velmente de (A) maiores níveis de glicogênio e de enzimas glicolíticas e (B) melhor motivação e tolerância à “dor” na atividade física cansativa. A pesquisa ainda não demonstrou que o treinamento seja capaz de aprimorar a capacidade dos mecanismos de tamponamento. Os fatores motivacionais aprimoram provavelmente a tolerância induzida pelo treina‑ mento para uma acidez plasmática elevada.

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COMO O TREINAMENTO AFETA O SISTEMA AERÓBICO A Figura 21.3 mostra quatro categorias de diversos fatores fisio‑ lógicos e metabólicos relacionados com o transporte e o uso de oxigênio: ventilação-aeração, fluxo sanguíneo central, metabo‑ lismo dos músculos ativos e fluxo sanguíneo periférico. Com um treinamento adequado, as adaptações positivas em muitos desses fatores continuam sendo independentes de raça, sexo, idade e estado de saúde.26,32,197,235

Adaptações metabólicas O treinamento aeróbico produz melhoras na capacidade para o controle respiratório no músculo esquelético.

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vezes na proteína mitocondrial ultrapassa os aumentos típicos de 10 a 20% no V˙O2máx observados com o treinamento de endurance. É mais do que provável que as alterações enzimáticas permitem a uma pessoa evidenciar um percentual mais alto de capacidade aeróbica durante o esforço prolongado sem acúmulo de lactato sanguíneo.

100 90

Aumento percentual

80 70

Enzimas anaeróbicas Teor de glicogênio PCr ATP Capacidade glicolítica

Metabolismo das gorduras. O treinamento de endurance aumenta

a oxidação dos ácidos graxos para a obtenção de energia durante o repouso157 e o exercício submáximo (em particular enquanto a duração do esforço se estende; Figura 21.4).50,88,225 O catabo‑ lismo acelerado das gorduras torna‑se evidente para a mesma carga de trabalho absoluta submáxima sem relação com o influxo de substrato energético (no estado alimentado ou de jejum)10,12,31 e o efeito ocorre em 2 semanas de treinamento.212 Aumentos impressionantes ocorrem também na capacidade do músculo treinado em utilizar os triacilgliceróis intramusculares como fonte primária para a oxidação dos ácidos graxos.132 Qua‑ tro fatores contribuem para o grande aumento da lipólise indu‑ zido pelo treinamento:

60 50 40 30 20 10 0

Figura 21.2  Potencial generalizado para aumentos no metabolismo energético anaeróbico do músculo esquelético com o treinamento de velocidade‑potência a curto prazo.

Maquinário metabólico Até certo ponto, é o potencial das mitocôndrias, e não o supri‑ mento de oxigênio, que limita a capacidade oxidativa do músculo não treinado.75 As fibras dos músculos estriados esqueléticos trei‑ nados em endurance contêm mitocôndrias maiores e mais numerosas que as fibras menos ativas. O mecanismo estrutural ampliado das mitocôndrias e as adaptações na atividade enzimática obser‑ vadas com o treinamento aeróbico, às vezes um aumento de até 50% em algumas semanas, acarretam grande aumento na capaci‑ dade das mitocôndrias musculares subsarcolemais e intermiofi‑ brilares de gerarem ATP aerobicamente.67,87,209,239 Um aumento de quase duas vezes nas enzimas do sistema aeróbico em 5 a 10 dias de treinamento coincide com a maior capacidade mitocon‑ drial de gerar ATP aerobicamente. As alterações enzimáticas ocorrem em virtude dos aumentos no material mitocondrial total, não de maior atividade enzimá‑ tica por unidade de proteína mitocondrial. O aumento de duas

Tabela 21.3

1. Maior fluxo sanguíneo no músculo treinado. 2. Mais enzimas para a mobilização e o metabolismo das gor‑ duras. 3. Capacidade respiratória aprimorada das mitocôndrias mus‑ culares. 4. Menor liberação de catecolaminas para a mesma produção absoluta de potência. O catabolismo das gorduras aprimorado na atividade física submáxima beneficia os atletas de endurance, pois conserva as reservas de glicogênio que são tão importantes durante o esforço intenso e prolongado. A oxidação beta aprimorada dos ácidos graxos e a produção respiratória de ATP contribuem para a integridade da célula, assim como para um alto nível de função. Isso aprimora a capacidade de endurance, independen‑ temente dos aumentos nas reservas de glicogênio ou na capa‑ cidade aeróbica.

Metabolismo dos carboidratos. O músculo treinado exibe maior capacidade de oxidar os carboidratos durante o exercício máximo. Consequentemente, grandes quantidades de piruvato fluem pelas vias energéticas aeróbicas nesse tipo de exercício, efeito esse que é consistente com a maior capacidade oxidativa

Modificações nas concentrações em repouso de PCr, creatina, ATP e glicogênio após 5 meses de treinamento intenso de resistência em 9 homens.

Variávela

Controle

PCr Creatina ATP Glicogênio

17,07 14,52 5,07 113,90

Pós-treinamento 17,94 10,74 5,97 86,28

Diferença percentualb +5,1 +35,2 +17,8 +32,0

De MacDougall JD et al. Biochemical adaptation of human skeletal muscle to heavy resistance training and immobilization. J Appl Physiol 1977;43:700. a Todos os valores são médias enunciadas em mM por grama de músculo estriado esquelético úmido. b Todas as diferenças percentuais são estatisticamente significativas.

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

Fluxo sanguíneo central

Ventilação-Aeração • Ventilação minuto • Razão ventilação:perfusão • Capacidade difusora de oxigênio • Afinidade Hb-O2 • Saturação arterial de oxigênio

Metabolismo dos músculos ativos • Enzimas e potencial oxidativo • Reservas de energia e disponibilidade do substrato • Concentração de mioglobina • Tamanho e número de mitocôndrias • Massa muscular ativa • Tipo de fibra muscular

• Débito cardíaco (frequência cardíaca, volume sistólico) • Pressão arterial • Capacidade de transporte de oxigênio [Hb]

Fluxo sanguíneo periférico • • • • • • • • •

Fluxo para as regiões inativas Reatividade vascular arterial Fluxo sanguíneo muscular Densidade capilar no músculo Difusão de O2 Condutância vascular muscular Extração de O2 Afinidade Hb-O2 Complacência venosa e reatividade

Figura 21.3  Fatores fisiológicos que limitam o V˙ O2máx e o desempenho no exercício aeróbico. Hb 5 hemoglobina.

das mitocôndrias e o melhor armazenamento de nitrogênio nos músculos. A redução de carboidratos como fonte energética e a maior combustão de ácidos graxos na atividade física submá‑ xima com o treinamento de endurance resultam dos efeitos com‑ binados dos três seguintes elementos:31 1. Menor utilização de glicogênio muscular. 2. Produção de glicose reduzida (glicogenólise e gliconeogênese hepáticas diminuídas). 3. Utilização reduzida da glicose carreada pelo plasma. A capacidade gliconeogênica hepática exacerbada pelo treinamento também proporciona resistência à hipoglicemia durante a atividade física prolongada.33,42

Tipo e tamanho das fibras musculares O treinamento aeróbico induz adaptações metabólicas em cada tipo de fibra muscular. O tipo básico de fibras provavelmente não se “modifica” em nenhum grau significativo; em vez disso, todas as fibras aprimoram seu potencial aeróbico já existente.

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A hipertrofia seletiva ocorre nos diferentes tipos de fibras musculares pelo treinamento com sobrecarga específica. Os atletas de endurance altamente treinados possuem fibras de con‑ tração lenta (tipo I) maiores que as fibras de contração rápida (tipo II) existentes no mesmo músculo. As fibras de tipo II são menos utilizadas durante o treinamento aeróbico do que as de tipo I, motivo pelo qual a sua capacidade aeróbica não sofre mudanças notáveis nesse tipo de atividade. Com o treinamento aeróbico, algumas fibras de tipo II podem passar por uma transi‑ ção, de modo a exibir maiores tendências aeróbicas. Esse exem‑ plo de “plasticidade” muscular ocorre provavelmente em nível subcelular.99

Mioglobina. Como era esperado, as fibras musculares de con‑ tração lenta com uma alta capacidade de gerar ATP aerobica‑ mente contêm quantidades relativamente grandes de mioglo‑ bina. Entre os animais, o conteúdo de mioglobina do músculo está relacionado com seu nível de atividade física. Os mús‑ culos das patas de cães caçadores, por exemplo, contêm mais mioglobina que os músculos de animais de estimação caseiros sedentários; achados semelhantes foram observados para o

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1.000

Prétreinamento

800

Póstreinamento

600 400 200 0

1.000 800 600 400 200 0

Energia total (Kcal)

1.200 1.000 800 600 400 200 0

0

30

60

90

120

Duração do exercício (min) Figura 21.4  O treinamento com exercícios aeróbicos aprimora o cata‑ bolismo das gorduras no exercício submáximo. Durante o exercício pro‑ longado com carga constante, a energia total derivada da oxidação das gorduras aumenta consideravelmente após o treinamento. Essa adapta‑ ção capaz de preservar os carboidratos resulta da liberação facilitada de ácidos graxos pelos depósitos de tecido adiposo (aumentada por um nível sanguíneo reduzido de lactato) e da maior quantidade de triacilglicerol nas fibras musculares treinadas em endurance. (Reproduzida, com auto‑ rização, de Hurley BF et al. Muscle triglyceride utilization during exercise: effect of training. J Appl Physiol 1986;60:562.)

gado de pasto em comparação com os animais mantidos em cercados.234 Ainda não foi determinado o efeito da atividade física regular sobre os níveis de mioglobina nos seres humanos, porém é provável que qualquer efeito porventura existente seja negligenciável.

Adaptações cardiovasculares A Figura 21.5 resume as importantes adaptações na função car‑ diovascular induzidas pelo treinamento aeróbico, que aprimoram o fornecimento de oxigênio ao músculo ativo.

Hipertrofia cardíaca | O “coração de atleta” O treinamento aeróbico a longo prazo em geral faz aumentar a massa e o volume do coração, com maiores volumes diastó‑ licos terminais no ventrículo esquerdo durante o repouso e a atividade física. A hipertrofia cardíaca moderada secundária ao

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473

crescimento longitudinal das células miocárdicas reflete uma adaptação ao treinamento fundamental e normal do músculo para uma carga de trabalho aumentada, independentemente da idade.143 Esse aumento de volume caracteriza‑se pelo aumento de tamanho da cavidade ventricular esquerda (hipertrofia excêntrica) e pelo espessamento moderado de suas paredes (hipertrofia concêntrica). O treinamento regular altera as propriedades contráteis das fibras do músculo cardíaco que incluem maior sensibilidade à ativação pelo Ca21, mudanças na relação força‑comprimento e maior produção de potência.39 A sobrecarga do miocárdio esti‑ mula maior síntese de proteína celular, com reduções concomi‑ tantes na degradação proteica. Um maior conteúdo de RNA no músculo treinado acelera a síntese das proteínas. As miofibrilas individuais sofrem espessamento, enquanto o número desses filamentos contráteis aumenta. O volume cardíaco de homens sedentários é, em média, de aproximadamente 800 ml. Nos atletas, os aumentos no volume cardíaco estão relacionados com a natureza aeróbica do esporte – os atletas de endurance possuem, em média, um volume cardíaco 25% maior que os congêneres sedentários. Os pesquisadores ainda procuram saber se os maiores volumes do coração de atletas de endurance refletem padrões genéticos, adaptações ao treinamento ou um efeito combinado. A duração do treinamento afeta o tamanho e a estrutura do coração. Vários estudos não relataram modificações nas dimen‑ sões cardíacas com o treinamento a curto prazo, apesar de apri‑ moramentos no V˙O2máx e na resposta da frequência cardíaca ao exercício submáximo.177,216 Quando o treinamento de endurance faz aumentar o tamanho do ventrículo esquerdo, o crescimento não reflete uma adaptação permanente. Pelo contrário, o tama‑ nho do coração diminui e retorna aos níveis que vigoravam antes do treinamento – sem efeitos deletérios – à medida que diminui a intensidade do treinamento.38,83 A Figura 21.6 mos‑ tra a tendência geral para o aumento do coração (refletido pela massa ventricular esquerda) em indivíduos não treinados assim como em grupos atléticos de homens e de mulheres treinados em força‑potência e em endurance.

Natureza específica do aumento de volume cardíaco. A técnica

ultrassônica da ecocardiografia incorpora ondas sonoras para “mapear” as dimensões do miocárdio e o volume das câmaras do coração (ver Capítulo 32). Essa técnica consegue avaliar as características estruturais de corações de homens e mulheres atletas (incluindo outras espécies de animais) com a finalidade de determinar de que maneira as várias modalidades de trei‑ namento poderiam afetar de forma diferencial o aumento de volume do coração.160,210 As dimensões cardíacas de nadadores, jogadores de polo aquático, corredores de longa distância, lutadores e arremes‑ sadores de peso masculinos foram comparadas durante suas temporadas competitivas com aquelas de homens universitários não treinados. Os nadadores e corredores representavam atletas em eventos “isotônicos” ou de endurance; os lutadores e arre‑ messadores representavam atletas de potência “isométricos” ou treinados em resistência. A Tabela 21.4 mostra diferenças claras nas características estruturais dos corações de atletas sadios e de indivíduos não treinados. As diferenças estruturais do coração entre atletas relacionam‑se com a natureza do treinamento com

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Energia proveniente das gorduras (Kcal)

Energia proveniente dos carboidratos (Kcal)

Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia Complacência ventricular

Massa eritrocitária

Volume sanguíneo total

Volume diastólico final

Retorno venoso Contratilidade miocárdica

Volume sistólico máximo

Fração de ejeção

Débito cardíaco máximo

O2 Fluxo sanguíneo para o músculos ativos

O2

O2 O2

O2 O2 O2

Figura 21.5  Adaptações na função cardiovascular pelo treinamento aeróbico que fazem aumentar o fornecimento de oxigênio aos músculos ativos.

exercícios. Nos nadadores, o volume ventricular esquerdo era, em média, de 181 ml e a massa era igual a 308 g. Nos lutadores, o volume ventricular esquerdo era, em média, de 110 ml e a massa alcançava uma média de 330 g; os controles não atléticos evidenciavam uma média de 101 ml para o volume ventricular e de 211 g para a massa ventricular. Os atletas treinados em resis‑ tência tinham paredes ventriculares mais espessas, enquanto as paredes cardíacas dos atletas de endurance permaneciam dentro de uma variação normal. As adaptações morfológicas e funcio‑ nais do coração, incluindo a bradicardia em repouso, o volume sistólico aumentado e as dimensões ventriculares internas ampliadas, ocorrem também em crianças pré‑púberes que são submetidas a treinamento intenso de endurance.153

O2 O2 Efetividade da distribuição do débito cardíaco

O2

Otimização do fluxo periférico

Um estudo mostrou a distribuição das dimensões das cavi‑ dades diastólicas terminais do ventrículo esquerdo em 1.309 atletas italianos de elite, entre homens e mulheres, com 13 a 59 anos de idade. Essas dimensões oscilavam de 38 a 66 mm (média de 48,4 mm) em mulheres e de 43 a 70 mm (média de 55,5 mm) em homens.161 O tamanho da cavidade ventricular da maioria dos atletas continuava na variação normal, porém 14% mostravam dimensões substancialmente aumentadas.189a Uma grande área superficial corporal e a participação em ci‑ clismo de endurance, esqui cross‑country e canoagem represen‑ tavam os principais determinantes da dimensão cavitária au‑ mentada. Os indivíduos não apresentaram problemas cardía­ cos durante o período de 12 anos do estudo. Outros grupos

Figura 21.6 Tendência ge‑ ral para o aumento de volume cardíaco (massa ventricular es‑ querda) em pessoas não treina‑ das e vários grupos de homens e (quando aplicável) mulheres atletas treinados em força‑po‑ tência e em endurance.

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Massa ventricular esquerda (g)

400

Homens

350 330g

300 290g

250

150 100

280g

260g

200

Mulheres

350g

210g 180g

170g

180g

130g

50 0

Não treinados

Corredores de endurance

Lutadores universitários

Arremessadores de peso

Ciclistas

Esquiadores cross-country

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Volume plasmático

Dimensões ventriculares internas

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

Dimensãoa DIVE VVE, m VS, m Parede VE, mm Septo, mm Massa VE, g

Dimensões cardíacas médias comparativas em atletas universitários, atletas de classe mundial e indivíduos normais.

Corredores universitários (n = 15)

Nadadores universitários (n = 15)

54 160 116 11,3 10,9 302

51 181 NR 10,6 10,7 308

Corredores de classe mundial (n = 10) 48 a 59b 154 113 10,8 10,9 283

Lutadores universitários (n = 12)

Arremessadores de peso de classe mundial (n = 4)

Normais (n = 16)

48 110 75 13,7 13,0 330

43 a 52b 122 68 13,8 13,5 348

46 101 NR 10,3 10,3 211

DIVE = dimensão interna ventricular esquerda no final da diástole; VVE = volume ventricular esquerdo; VS = volume sistólico; parede VE = espessura da parede ventricular esquerda posterobasal; septo = espessura do septo interventricular; massa VE = massa ventricular esquerda. b Variação. NR = Valores não relatados. Reproduzida, com autorização, de Morganroth J et al. Comparative left-ventricular dimensions in trained athletes. Ann Intern Med 1975;82:521. a

atléticos também mostram uma cavidade ventricular aumen‑ tada (volume diastólico terminal aumentado) com espessura normal da parede,139,180 com o efeito sendo menos pronunciado entre as mulheres.160 O volume plasmático induzido pelo treinamento é uma possível explicação. As adaptações estruturais e dimensionais do miocárdio à atividade física regular em geral refletem as deman‑ das específicas do treinamento.158,168 Como abordado adiante na seção “Volume plasmático”, um aumento no volume plasmático no transcorrer de 1 ou 2 dias após o início do treinamento de endurance contribui para o aumento no volume intraventricular ou para a hipertrofia excêntrica.200 O volume plasmático aumen‑ tado, juntamente com a frequência cardíaca reduzida e a com‑ placência miocárdica aumentada, dilata ou “distende” a cavidade ventricular esquerda, de maneira análoga ao enchimento de um balão com água. Ao contrário dos atletas de endurance, atletas de ambos os sexos treinados em resistência demonstram aumento no septo intraventricular, na espessura da parede ventricular e massa ventricular com pouco aumento na cavidade interna do ventrí‑ culo esquerdo.57,115 Esses atletas não experimentam sobrecarga volêmica com o treinamento. Pelo contrário, seu treinamento produz curtos episódios de pressão arterial elevada em vir‑ tude das altas forças geradas por massa limitada de músculo esquelético (ver Capítulo 15). Um aumento na espessura da parede ventricular que em geral se enquadra na variação nor‑ mal quando enunciado como massa ventricular por unidade de tamanho corporal, particularmente de massa corporal isenta de gordura,160,161 compensa a pós‑carga adicional imposta ao ventrículo esquerdo sem afetar o tamanho da cavidade ven‑ tricular. É mais do que provável a existência de uma consi‑ derável variabilidade individual para a resposta estrutural do coração às diferentes formas de treinamento. Quando ocorrem modificações, continuam desconhecidas as implicações para o suprimento sanguíneo do miocárdio e a saúde cardiovascular a longo prazo. Não há evidência científ ica incontestável indicando que as modalidades específicas de atividade física e de treinamento

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árduos lesionam um coração sadio.98 O mesmo se aplica aos car‑ diopatas submetidos a um programa de reabilitação cardíaca baseado em exercícios apropriados.22

Hipertrofia cardíaca funcional versus patológica. A doença pode induzir um aumento considerável do volume cardíaco. Na hiper‑ tensão, por exemplo, o coração trabalha cronicamente contra uma resistência excessiva ao fluxo sanguíneo, chamada pós‑carga. Isso distende o músculo estriado cardíaco, o que, de acordo com o mecanismo de Frank‑Starling, gera uma força compensatória des‑ tinada a superar a maior resistência enfrentada pela ejeção sistólica. Além da dilatação ventricular, as células musculares individuais hipertrofiam para se ajustarem ao maior trabalho do miocárdio imposto pelo estado hipertensivo. Na hipertensão não tratada, as fibras miocárdicas distendem-se além de seu comprimento ótimo, fazendo com que o coração hipertrofiado e dilatado se enfraqueça e acabe falhando. Para o patologista, esse coração “hipertrofiado” representa um órgão aumentado de volume, distendido e funcio‑ nalmente inadequado incapaz de proporcionar sangue suficiente para satisfazer as demandas mínimas em repouso. O treinamento, por outro lado, impõe apenas um estresse mio‑ cárdico temporário, razão pela qual os períodos de repouso propor‑ cionam um período de tempo suficiente para a “recuperação”. Além disso, a dilatação e o enfraquecimento do ventrículo esquerdo, que constituem uma resposta frequente à hipertensão crônica, não acompanham as adaptações miocárdicas compensatórias induzidas pelo treinamento físico. O tamanho aumentado do coração de atle‑ tas de elite em geral se enquadra na variação superior do normal tanto para o tamanho corporal quanto para o aumento no volume diastólico terminal. O “coração de atleta” não representa um órgão disfuncional. Pelo contrário, demonstra funções sistólica e diastólica normais e uma capacidade funcional superior em termos de volume sistólico e de débito cardíaco. Uma possível exceção relaciona‑se com os atle‑ tas treinados em resistência que usam esteroides anabólicos. Um aumento considerável na pressão tanto sistólica quanto diastólica, assim como uma exacerbação da hipertrofia cardíaca normal, ocor‑ re com o uso prolongado de esteroides.66,73,96

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Tabela 21.4

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

? QU EST ÃO DISCURSIVA

QD

Volume plasmático Um aumento de 12 a 20% no volume plasmático ocorre após 3 a 6 sessões de treinamento aeróbico, na ausência de modifi‑ cações na massa eritrocitária. De fato, ocorre uma modificação mensurável dentro de 24 h após a primeira sessão de exercício, com a expansão do volume líquido extracelular levando várias semanas.192 A expansão do volume intravascular relaciona‑se diretamente com a maior síntese e retenção de albumina plas‑ mática.141,149 Um aumento no volume plasmático aprimora a reserva circulatória e aumenta o volume diastólico terminal, o volume sistólico de ejeção, o transporte de oxigênio, o V˙O2máx e a capacidade de regular a temperatura durante a atividade física.62,69 Um volume plasmático ampliado retorna aos níveis de pré‑treinamento 1 semana após o treinamento.200,230 Para os atletas de endurance em diferentes esportes, a massa de hemo‑ globina e o volume sanguíneo eram, em média, 35% mais altos que aqueles dos indivíduos não treinados, com pouca diferença na concentração de hemoglobina entre os grupos.78

Frequência cardíaca O treinamento de endurance acarreta desequilíbrio entre a ativi‑ dade tônica dos neurônios aceleradores simpáticos depressores parassimpáticos em favor de um maior domínio vagal – uma res‑ posta mediada principalmente pela atividade parassimpática aumentada e por pequena redução na descarga simpática.61,111 O treinamento reduz também a taxa de acionamento intrínseco do tecido do marca‑passo do nódulo sinoatrial (SA).193 Essas adap‑ tações contribuem para a bradicardia em repouso e durante o exercício submáximo em atletas de endurance altamente condi‑ cionados ou em indivíduos previamente sedentários que trei‑ nam aerobicamente.

Frequência cardíaca do exercício | Efeitos do treinamento. O treina‑

mento em endurance reduz a frequência cardíaca submáxima para uma tarefa física padrão em 12 a 15 bpm, enquanto uma redução muito menor ocorre para a frequência cardíaca de repouso. Essas reduções na frequência cardíaca refletem a magnitude do apri‑ moramento induzido pelo treinamento, pois em geral coincidem com o volume sistólico máximo e o débito cardíaco aumentados. A Figura 21.7 ilustra a relação entre frequência cardíaca e con‑ sumo de oxigênio durante o exercício gradativo para atletas e estudantes sedentários.189 O grupo de seis atletas de endurance havia treinado por vários anos; o outro grupo consistia em três estudantes universitários sedentários. Os pesquisadores avalia‑ ram as respostas dos estudantes ao exercício antes e após um programa de treinamento de 55 dias destinado a aprimorar a aptidão aeróbica. As linhas que relacionam frequência cardíaca e consumo de oxigênio continuam essencialmente lineares para ambos os grupos através da maior parte da variação do consumo

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180

Frequência cardíaca (bpm)

Explique como a hipertrofia cardíaca observada no treinamento com sobrecarga de pressão (p. ex., treinamento de resistência) poderia afetar a oxigenação dos tecidos miocárdicos.

200

160 140 120 100 80

Universitários sedentários

60

Universitários sedentários após o treinamento

0

Atletas de endurance 0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Consumo de oxigênio (/min) Figura 21.7 Frequência cardíaca e consumo de oxigênio durante o exercício na postura ortostática em atletas de endurance () e estu‑ dantes universitários sedentários antes () e após () 55 dias de treina‑ mento aeróbico ( 5 valores máximos).

de oxigênio. Enquanto as frequências cardíacas dos estudantes não treinados aceleram rapidamente à medida que o consumo de oxigênio aumenta, as frequências cardíacas dos atletas sobem muito menos; isto é, a inclinação ou a taxa de mudança das linhas FC‑V˙O2 difere consideravelmente entre os indivíduos treinados e não treinados. Consequentemente, um atleta ou um estudante treinado realiza um exercício mais intenso e conse‑ gue um consumo de oxigênio mais alto antes de alcançar uma frequência cardíaca submáxima específica do que um estudante sedentário. Para um consumo de oxigênio de 2,0 l/min, a frequ‑ ência cardíaca do atleta era, em média, 70 bpm menor que para os estudantes sedentários. Após 55 dias de treinamento, a dife‑ rença na frequência cardíaca submáxima caía para aproximada‑ mente 40 bpm. Em cada caso, o débito cardíaco mantinha‑se essencialmente inalterado – um aumento no volume sistólico de ejeção compensava a frequência cardíaca mais baixa.

Volume sistólico O treinamento de endurance acarreta um aumento no volume de ejeção sistólica do coração durante o repouso e a atividade física, independentemente da idade ou do sexo. Quatro fatores provocam essa mudança:45,102,137 1. Aumento do volume interno do ventrículo esquerdo (conse‑ quente à expansão do volume plasmático induzida pelo trei‑ namento) assim como em sua massa. 2. Rigidez cardíaca e arterial reduzida. 3. Tempo de enchimento diastólico aumentado (em virtude da bradicardia induzida pelo treinamento). 4. Possivelmente, função contrátil intrínseca do coração apri‑ morada.

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160 140 120 100 80 0

0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Consumo de oxigênio (/min) Atletas de endurance

Universitários sedentários

Universitários sedentários após o treinamento

Figura 21.8  Volume sistólico e consumo de oxigênio durante o exer‑ cício na postura ortostática em atletas de endurance () e universitários sedentários antes () e depois () de 55 dias de treinamento aeróbico ( 5 valores máximos).

Volume sistólico do exercício | Indivíduos treinados versus não treinados. A Figura 21.8 mostra a resposta do volume sistólico

durante o exercício em postura ortostática para os homens mos‑ trados na Figura 21.7. Emergem cinco observações importantes relacionadas com o treinamento: 1. O coração do atleta de endurance exibe um volume sistólico consideravelmente maior durante o repouso e o exercício do que uma pessoa não treinada de idade semelhante. 2. O maior aumento no volume sistólico durante o exercício para pessoas treinadas e destreinadas ocorre na transição do repouso para o exercício moderado. Apenas pequenos aumentos no volume sistólico acompanham os aumentos adicionais na intensidade do exercício. 3. O volume sistólico máximo em geral ocorre entre 40 e 50% do V˙O2máx para pessoas não treinadas; isso acontece com uma frequência cardíaca de 110 a 120 bpm em adultos jovens. Atualmente, tenta-se esclarecer se o volume sistólico dimi‑ nui, alcança um platô ou aumenta gradualmente durante o exercício gradativo até o máximo, particularmente nos atletas de endurance, nos quais o volume sistólico pode ser benefi‑ ciado por um volume plasmático aumentado.63,231 É mais do

Tabela 21.5 Grupo Estenose mitral Sedentário Atleta

que provável que o treinamento de endurance minimize o pequeno aumento no volume sistólico observado com certa frequência durante o esforço máximo. Até mesmo com frequ‑ ências cardíacas quase máximas, haverá tempo suficiente para os ventrículos treinados se encherem durante a diástole sem redução do volume sistólico.60,208,241 Enchimento ventricular melhorado com o treinamento de endurance resulta em ejeção ventricular avançada via mecanismo de Frank-Starling. 4. Para as pessoas não treinadas, ocorre apenas um pequeno aumento no volume sistólico de ejeção durante a transição do repouso para a atividade física. Consequentemente, observa‑se um débito cardíaco aumentado em virtude da aceleração na frequência cardíaca. Para os atletas de endurance, a frequên‑ cia cardíaca e o volume sistólico de ejeção aumentam ambos para aumentar o débito cardíaco; o volume sistólico do atleta em geral se expande em 60% acima dos valores de repouso. Aumentos relativamente grandes do volume sistólico na tran‑ sição do repouso para o exercício ocorrem também em crianças e homens mais idosos treinados em endurance, em comparação aos congêneres sadios porém não treinados.69,187 5. Oito semanas de treinamento aeróbico por parte de indi‑ víduos previamente sedentários elevam substancialmente o volume sistólico, porém os seus valores continuam bem infe‑ riores ao dos atletas de elite.

Volume sistólico e V˙O2máx. Os dados na Tabela 21.5 ampliam a importância do volume sistólico no sentido de diferenciar as pessoas com valores altos e baixos do V˙O2máx. Esses dados repre‑ sentam três grupos: atletas, homens sadios porém sedentários e pacientes com estenose mitral, uma valvopatia que causa esva‑ ziamento inadequado do ventrículo esquerdo. As diferenças no V˙O2máx entre os grupos relacionam-se intimamente com as dife‑ renças no volume sistólico máximo. Os pacientes com estenose mitral conseguem metade da capacidade aeróbica e do volume sistólico máximo obtido pelos indivíduos sedentários. A impor‑ tância do volume sistólico surge também nas comparações entre os grupos sadios. Os atletas conseguem um V˙O2máx médio 62% maior que os indivíduos sedentários, com base inteiramente no volume sistólico e no débito cardíaco 60% maiores dos atletas (ver Figuras 21.8 e 21.9). Débito cardíaco Um aumento no débito cardíaco máximo representa a adaptação mais significativa na função cardiovascular observada com o treinamento aeróbico. A frequência cardíaca máxima diminui ligeiramente com

Valores máximos para consumo de oxigênio, frequência cardíaca, volume sistólico e débito cardíaco em três grupos com capacidades aeróbicas baixa, normal e alta.

V˙O2máx (/min)

Frequência cardíaca máx (bpm)

Volume sistólico máx (m/contração)

Débito cardíaco máx (/min)

1,6 3,2 5,2

190 200 190

50 100 160

09,5 20,0 30,4

Adaptada de Rowell LB. Circulation. Med Sci Sports 1969;1:15.

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Volume sistólico (m/contração)

Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

Treinamento físico e débito cardíaco submáximo. Os primeiros

relatos mostraram que o treinamento de endurance, ao mesmo tempo que aprimorava o débito cardíaco máximo, reduzia o volume minuto do coração durante a atividade física moderada. Em um estudo, o débito cardíaco médio de homens jovens após 16 semanas de treinamento aeróbico sofria uma redução de 1,1 e 1,5 l/min para um consumo submáximo específico de oxigênio.43 Como era esperado, o débito cardíaco máximo aumentava 8%, de 22,4 para 24,2 l/min. Com o débito cardíaco submáximo redu‑ zido, um aumento correspondente na extração de oxigênio nos músculos ativos satisfaz a demanda de oxigênio do exercício. Uma redução induzida pelo treinamento no débito cardíaco submá‑ ximo reflete presumivelmente dois fatores: 1. Distribuição mais efetiva do fluxo sanguíneo 2. Capacidade aprimorada dos músculos treinados de gerarem ATP aerobicamente para uma Po2 tecidual mais baixa

Extração de oxigênio (diferença a‑v¯O2) O treinamento de endurance eleva a quantidade de oxigênio extraída (medida como diferença arteriovenosa de oxigênio, ou diferença a‑v¯ O2) do sangue circulante.194 Um aumento na diferença a‑v¯ O2 máxima resulta da distribuição mais efetiva do débito cardíaco para os músculos ativos combinada com maior capacidade das fibras musculares treinadas de extraírem e pro‑ cessarem o oxigênio disponível. A diferença a‑v¯ O2 adquire uma importância ainda maior por contribuir para a maior capacidade aeróbica observada com o treinamento em homens e mulheres mais velhos, pois com demasiada frequência os idosos mostram menor capacidade de melhorar o débito cardíaco com o treina‑ mento.104,196 A Figura 21.10 compara a relação entre a extração de oxigênio (diferença a‑v¯ O2) e a intensidade do exercício para os atletas treinados e os estudantes não treinados mostrados na Figura 21.7. A diferença a‑v¯ O2 para os estudantes aumenta uniformemente durante o exercício gradativo até um máximo de 15 ml por decilitro de sangue. Após 55 dias de treinamento, a extração máxima de oxigênio dos estudantes aumentava em 13%, passando para 17 ml de oxigênio. Isso significa que, durante a atividade física intensa, o sangue arterial liberava aproximadamente 85% de seu conteúdo em oxigênio. Em verdade, os músculos ativos extraem ainda mais oxigênio, pois a diferença a‑v¯ O2 reflete uma média baseada na amostragem do sangue venoso misto, que contém o sangue que retorna dos tecidos que utilizam muito menos oxigênio durante o exercício que o músculo ativo. O valor pós‑treinamento para a diferença a‑v¯ O2 para os estudantes é igual ao valor dos atletas de endurance. A menor capacidade do débito cardíaco dos estudantes explica a diferença bastante significativa no V˙O2máx que diferencia claramente os atletas dos estudantes.

Fluxo sanguíneo e sua distribuição

Débito cardíaco (/min)

20

10

0

0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Consumo de oxigênio (/min) Atletas de endurance

Universitários sedentários

Universitários sedentários após o treinamento

Figura 21.9  Débito cardíaco e consumo de oxigênio durante o exer‑ cício na postura ortostática em atletas de endurance () e universitá‑ rios sedentários antes () e após () 55 dias de treinamento aeróbico ( 5 valores máximos).

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Diferença a-vO2 (m de O2/d de sangue)

Exercício submáximo. As pessoas treinadas realizam o exercício submáximo com um débito cardíaco mais baixo (e um fluxo sanguíneo muscular inalterado ou ligeiramente menor) do que

30

20

10

0

0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Consumo de oxigênio (/min) Atletas de endurance

Universitários sedentários

Universitários sedentários após o treinamento

Figura 21.10  A diferença a‑v¯O2 e o consumo de oxigênio durante o exercício na postura ortostática em atletas de endurance () e universi‑ tários sedentários antes () e após () 55 dias de treinamento aeróbico ( 5 valores máximos).

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o treinamento; assim sendo, a capacidade aumentada do débito cardíaco resulta diretamente de um volume sistólico aprimorado. Um grande débito cardíaco máximo (o que se reflete em um volume sistólico maior) diferencia os atletas de endurance campe‑ ões de outros atletas bem treinados e dos congêneres não treinados. A Figura 21.9 ilustra o importante papel do débito cardíaco para o alcance de um alto nível de metabolismo aeróbico. Em atletas e estudantes treinados, o débito cardíaco aumenta linearmente com o consumo de oxigênio pela maior parte da variação na intensidade do exercício, com os atletas alcançando os valores mais altos para ambas as variáveis. Uma relação linear entre débito cardíaco e consumo de oxigênio no exercício gradativo ocorre também em crianças e adolescentes. Para essas pessoas jovens, um aumento no volume sistólico do coração e um aumento propor‑ cional no débito cardíaco mantém um íntimo paralelismo com a maior demanda de atividade física durante o crescimento.35

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as pessoas não treinadas. Uma porção relativamente maior do débito cardíaco submáximo flui para os músculos esqueléticos com uma alta capacidade oxidativa (constituídos principalmente por fibras do tipo I) a expensas do fluxo sanguíneo para os mús‑ culos com um alto percentual de fibras do tipo IIb com baixa capacidade oxidativa.36 Dois fatores contribuem para o fluxo sanguíneo muscular reduzido no exercício submáximo:108,215,229,237 1. Alterações relativamente rápidas induzidas pelo treinamento nas propriedades vasoativas das grandes artérias e dos vasos de resistência local dentro dos músculos esquelético e cardí‑ aco, mediadas pelos efeitos dilatadores do óxido nítrico deri‑ vado do endotélio. 2. Mudanças nas células musculares que exacerbam a capaci‑ dade oxidativa. Essas duas adaptações apoiam o princípio da especificidade do treinamento. À medida que aumenta a capacidade do mús‑ culo em fornecer, extrair e utilizar oxigênio, as necessidades de oxigênio dos tecidos ativos serão atendidas por um fluxo sanguí‑ neo proporcionalmente menor.

Exercício máximo. Três fatores afetam a maneira como o treina‑ mento aeróbico aumenta o fluxo sanguíneo dos músculos esque‑ léticos durante o exercício máximo:

1. Débito cardíaco máximo maior. 2. Distribuição do sangue para o músculo a partir de áreas ina‑ tivas que podem comprometer temporariamente o fluxo san‑ guíneo durante um esforço máximo. 3. Aumento das áreas em corte transversal das grandes e peque‑ nas artérias (arteriogênese) e veias, e aumento de 10 a 20% na capilarização por grama de músculo (angiogênese).80,178 Esse efeito começa rapidamente em virtude da maior quantidade de fatores de crescimento do endotélio vascular – produzi‑ dos pelas células musculares esqueléticas a fim de induzir a angiogênese – após uma única sessão de exercícios em pes‑ soas treinadas e não treinadas.55,101,109 As reduções induzidas pelo treinamento no fluxo sanguíneo esplâncnico e renal durante a atividade física ocorrem em vir‑ tude de efluxo reduzido do sistema nervoso simpático para esses tecidos, o que libera uma quantidade relativamente grande de sangue para ser distribuído aos músculos estriados esqueléticos ativos.134 Simultaneamente, o treinamento e a inerente expo‑ sição a temperaturas centrais elevadas produzem adaptações induzidas pela perda de calor através de maiores aumentos que dependem do endotélio no fluxo sanguíneo cutâneo para uma determinada temperatura interna.92,103 O fluxo sanguíneo cutâneo aumentado facilita a capacidade da pessoa treinada em endurance de dissipar o calor metabólico gerado durante a ati‑ vidade física. A observação de que a extração de oxigênio no músculo esquelético continua sendo quase máxima na atividade física intensa sustenta a hipótese de que o suprimento de oxigênio (i. e., fluxo sanguíneo), não sua utilização (extração), limita a frequência respiratória máxima do tecido muscular.11,145,178

Fluxo sanguíneo miocárdico. Tanto para as pessoas normais quanto para os cardiopatas, as alterações estruturais e funcio‑ nais na árvore vascular do coração, incluindo modificações nos

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479

mecanismos que regulam a perfusão miocárdica, mantêm para‑ lelismo com uma hipertrofia moderada do miocárdio induzida pelo treinamento.72,106,107 As modificações vasculares estruturais incluem aumento da área transversal das artérias coronárias pro‑ ximais, possível proliferação arteriolar e crescimento longitudi‑ nal, recrutamento dos vasos colaterais e aumento da densidade capilar. Essas adaptações proporcionam perfusão adequada capaz de apoiar o fluxo sanguíneo e atender às demandas energéticas do miocárdio funcionalmente aprimorado. Dois mecanismos ajudam a explicar como o treinamento aeróbico faz aumentar o fluxo sanguíneo coronariano e a capa‑ cidade de troca capilar: 1. Progressão ordenada da remodelagem estrutural que faz melhorar a vascularização miocárdica quando se formam novos capilares e estes se transformam em pequenas arte‑ ríolas.106 2. Controle mais efetivo da resistência vascular e da distribuição sanguínea no miocárdio.222,229 A importância das adaptações vasculares e celulares para a capacidade funcional do coração durante a atividade física continua obscuro – principalmente porque o coração não trei‑ nado porém sadio não sofre redução do suprimento de oxigê‑ nio durante o esforço máximo. As adaptações ao treinamento podem proporcionar alguma cardioproteção por tornarem o tecido miocárdico capaz de tolerar melhor e de recuperar‑se de episódios transitórios de isquemia (i. e., torna‑se mais resistente à lesão isquêmica). O tecido treinado funciona também com um percentual mais baixo de sua capacidade oxidativa total durante a atividade física. As adaptações vasculares não acompanham a hipertrofia do miocárdio que ocorre com o treinamento crônico de resistência.143

Pressão arterial O treinamento aeróbico regular reduz as pressões sistólica e diastólica durante o repouso e a atividade física submáxima. A maior redução ocorre na pressão sistólica, particularmente nos indivíduos hipertensos (ver Capítulos 15 e 32 com mais discus‑ sões sobre este tópíco).

Adaptações pulmonares com o treinamento O treinamento aeróbico estimula a ocorrência de adaptações na ventilação pulmonar durante os esforços submáximo e máximo. Em geral, as adaptações refletem uma estratégia respiratória que minimiza o trabalho da respiração para determinada intensi‑ dade do exercício. Isso libera oxigênio, que será utilizado pela musculatura ativa não respiratória.

Atividade física máxima A ventilação do exercício máximo aumenta em virtude de vo‑ lume corrente e frequência respiratória aumentados quando se eleva o consumo máximo de oxigênio. Isso faz sentido em ter‑ mos fisiológicos, pois qualquer aumento no V˙O2máx eleva tanto a necessidade de oxigênio quanto a necessidade correspondente de eliminar dióxido de carbono adicional através da ventilação alveolar.

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

Atividade física submáxima

1. Reduz os efeitos cansativos da atividade física sobre a muscu‑ latura ventilatória. 2. Qualquer oxigênio que deixa de ser utilizado pela muscula‑ tura respiratória torna‑se disponível para os músculos loco‑ motores ativos. Em geral, o treinamento faz aumentar o volume corrente e reduz a frequência respiratória. Consequentemente, o ar perma‑ nece nos pulmões por um período mais longo entre as incursões respiratórias; isso resulta em maior extração de oxigênio a partir do ar inspirado. Por exemplo, o ar exalado por indivíduos trei‑ nados durante o exercício submáximo contém apenas 14 a 15% de oxigênio, enquanto o ar expirado por pessoas não treinadas contém em média 18% para a mesma intensidade do exercício. Isso equivale a uma observação comum de que as pessoas não treinadas ventilam proporcionalmente mais ar para conseguir o mesmo consumo submáximo de oxigênio. Há uma substancial especificidade para as respostas ventila‑ tórias em relação à modalidade da atividade física e às adapta‑ ções ao treinamento. Quando os indivíduos realizavam exercício apenas com os braços e apenas com as pernas, ocorriam equiva‑ lentes respiratórios sistematicamente mais altos com os braços (Figura 21.11). Como era esperado, o equivalente ventilatório diminuía em cada modalidade após o treinamento. A redução ocorria somente com o exercício que utilizava os músculos treina‑ dos especificamente. Para o grupo treinado por ergometria repre‑ sentada por uma manivela acionada com os braços, o equivalente ventilatório diminuía somente durante o esforço realizado com os braços, e vice-versa para o grupo que recebia treinamento para as pernas. A adaptação ventilatória relacionava‑se intimamente com uma elevação menos pronunciada no lactato sanguíneo e na fre‑ quência cardíaca durante o exercício com treinamento específico. Isso sugere que as adaptações locais nos músculos especificamente treinados afetam os ajustes ventilatórios ao treinamento. A esse respeito, os níveis mais baixos de lactato observados com o treina‑ mento eliminam o impulso para respirar devido a qualquer dióxi‑ do de carbono adicional produzido pelo tamponamento do lactato.

O treinamento é benéfico para a endurance ventilatória A atividade física intensa e prolongada induz a fadiga dos múscu‑ los inspiratórios9,89,227 e reduz também a capacidade dos músculos abdominais de gerar uma pressão expiratória máxima.52 O treinamento físico permite alcançar níveis sustentados e excepcionalmente altos de ventilação submáxima.20,91,204 O treinamento de endurance estabiliza o meio interno do corpo durante a atividade física submáxima. Consequentemente, o exercício acarreta menos ruptura no equilíbrio hormonal e acidobásico corporal total, que poderia exercer um impacto negativo sobre a função dos mús‑ culos inspiratórios. Os músculos ventilatórios são beneficiados

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A 40 30

Equivalente ventilatório (VE / VO2)

Várias semanas de treinamento aeróbico acarretam uma redução no equivalente ventilatório para o oxigênio (V˙E/V˙O2) durante a atividade física submáxima e uma queda no percentual do custo total em oxigênio que possa ser atribuído à respiração. O con‑ sumo reduzido de oxigênio por parte da musculatura ventilató‑ ria aprimora a endurance por duas razões:

Grupo de treinamento com os membros superiores Trabalho com os membros superiores

Trabalho com os membros inferiores

20 10 0

40

L

I

L

I

Grupo de trabalho com os membros inferiores Trabalho com os membros superiores

Trabalho com os membros inferiores

30 20 10 0

B

L

I

Pré-treinamento

L

I

Pós-treinamento

Figura 21.11  Equivalentes ventilatórios durante o exercício leve (L) e submáximo intenso (I) antes e após o treinamento com os membros superiores (acima) e com os membros inferiores (abaixo). (Reproduzida, com autorização, de Rasmussen B et al. Pulmonary ventilation, blood gases, and blood pH after training of the arms and the legs. J Appl Physiol 1975;38:250.)

também diretamente pelo treinamento. Por exemplo, 20 semanas de treinamento com corridas realizadas por homens e mulheres sadios aprimoravam a endurance dos músculos ventilatórios em aproximadamente 16%, caracterizados por menos acúmulo de lactato durante o exercício respiratório padronizado. O aumento induzido pelo treinamento nos níveis das enzimas aeróbicas e na capacidade oxidativa da musculatura respiratória contribui para aprimorar a função dos músculos ventilatórios.173,207 O treina‑ mento aumenta também a capacidade dos músculos inspiratórios de gerar força e suportar um determinado nível de pressão inspi‑ ratória.27 Essas adaptações são benéficas para o desempenho nos exercícios, de três maneiras: 1. Menos trabalho respiratório pelos músculos ventilatórios reduze as demandas energéticas do exercício global. 2. Os músculos ventilatórios produzem menos lactato durante a atividade física prolongada e intensa. 3. Os músculos ventilatórios metabolizam com mais eficiência o lactato circulante como fonte energética metabólica.

Concentração sanguínea de lactato A Figura 21.12 ilustra o efeito generalizado do treinamento de endurance para reduzir os níveis sanguíneos de lactato e pro‑ longar o esforço físico antes do início do acúmulo de lactato

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

0

5 Lactato antes do treinamento 4 3 2 1 0 0

Lactato após o treinamento 1,0

2,0

3,0

Consumo de oxigênio (/min)

1. Menor taxa de formação de lactato durante a atividade física. 2. Maior taxa de remoção ou depuração (clearance) do lactato durante a atividade física. 3. Efeitos combinados de menor formação de lactato e de maior remoção de lactato.

Quatro adaptações adicionais ao treinamento aeróbico 1. Modificações na composição corporal: a atividade aeróbica regu‑ lar para a pessoa obesa ou com sobrepeso reduz a massa corporal e a gordura corporal e induz uma distribuição mais favorável da gordura corporal (ver Capítulo 30). O exercício isoladamente ou combinado com restrição calórica reduz a gordura corporal mais que o peso perdido com a dieta por promover a conservação do tecido magro. 2. Transferência de calor corporal: os indivíduos treinados e bem hidratados exercitam-se com maior conforto nos ambientes quentes em virtude de um volume plasmático maior e de mecanismos termorreguladores mais responsivos; em outras palavras, eles dissipam o calor com maior rapidez e economia que os indivíduos sedentários. 3. Alterações no desempenho: um desempenho de endurance aprimorado acompanha as adaptações fisiológicas obser‑ vadas com o treinamento. A Figura 21.13 representa o desempenho na pedalagem antes e após 10 semanas de treinamento realizado por 40 a 60 min, 4 dias por semana durante 10 semanas com 85% do V˙O2máx. No teste de desempenho, os indivíduos tentavam manter uma produ‑ ção de potência constante de 265 watts por 8 min. O trei‑

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Após o treinamento 10 15 20 25 Antes do treinamento 30 35 0

Figura 21.12  Resposta generalizada para o acúmulo de lactato antes e após o treinamento durante um exercício gradativo. (Representações gráficas baseadas em dados do Applied Physiology Laboratory, Univer‑ sity of Michigan, Ann Arbor, MI.)

no sangue (OBLA, onset of blood lactate accumulation) durante o exercício de intensidade crescente. A explicação subjacente concentra‑se em três possibilidades relacionadas com as adapta‑ ções estruturais e periféricas ao treinamento aeróbico abordadas neste capítulo:

5

1

2

3

4

5

6

7

8

Duração do exercício (min) Figura 21.13  Queda percentual em relação à intensidade do exercício inicial antes e após 10 semanas de treinamento de endurance na bici‑ cleta. (Reproduzida, com autorização, de Applied Physiology Laboratory, University of Michigan, Ann Arbor, MI.)

namento produzia uma queda muito menor, em relação à taxa inicial, na produção de potência durante o teste físico prescrito de 8 min. 4. Benefícios psicológicos: atividades físicas regulares, independente‑ mente da idade, proporcionam importantes benefícios poten‑ ciais no estado psicológico. As adaptações ocorrem com fre‑ quência em um grau igual àquele conseguido com outras inter‑ venções terapêuticas, incluindo a terapia farmacológica.46,217

psc

Seis possíveis benefícios psicológicos da atividade física regular

1. Redução no estado de ansiedade (i. e., o nível de ansiedade por ocasião da mensuração). 2. Redução da depressão leve a moderada. 3. Redução do neuroticismo (atividade física a longo prazo). 4. Coadjuvante para o tratamento profissional da depressão grave. 5. Aprimoramento no humor, na autoestima e no autoconceito. 6. Redução em vários índices de estresse psicológico.

Visão resumida A Figura 21.14 resume as modificações adaptativas no músculo ativo que acompanham os aprimoramentos no V˙O2máx obser‑ vados com o treinamento de endurance e o destreinamento. A capacidade aeróbica em geral aumenta em 15 a 20% durante os primeiros 3 meses de treinamento intensivo e pode melhorar em 50% durante um intervalo de 2 anos, dependendo do nível de aptidão inicial. Quando o treinamento é interrompido, o V˙O2máx diminui rapidamente e retorna ao nível pré‑treinamento. Efei‑ tos do treinamento ainda mais impressionantes ocorrem para

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6

Queda percentual em relação ao ritmo inicial de trabalho

Lactato sanguíneo (mM)

7

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

2,2

Enzimas aeróbicas 1,8 Potencial oxidativo das fibras CR 1,6 Glicogênio 1,4

Capilares VO2máx

1,2

Dimensão em corte transversal das fibras CL 1,0 0

1

Controle

as enzimas aeróbicas do ciclo do ácido cítrico e para a cadeia de transporte de elétrons dentro das mitocôndrias dos músculos treinados. Essas enzimas aumentam rápida e substancialmente durante todo o período de treinamento tanto nos tipos de fibras quanto em suas subdivisões. Inversamente, 2 a 3 sema‑ nas de destreinamento reduzem substancialmente grande parte das adaptações enzimáticas. O número de capilares musculares aumenta durante o treinamento. Quando o treinamento cessa, essa adaptação no suprimento sanguíneo provavelmente dimi‑ nui com relativa lentidão. O destreinamento definitivo ocorre com o envelhecimento. Atividades físicas regulares lentificam, porém não conseguem eliminar a atrofia muscular, a fraqueza e a fatigabilidade que acompanham o envelhecimento.44 A melhora metabólica local ultrapassa muito as melhoras na capacidade de circular, fornecer e utilizar oxigênio, o que se reflete pelo aumento de V˙O2máx e débito cardíaco, durante a atividade física intensa. Com as alterações locais em resposta ao treinamento, o fluxo de lactato de um músculo continua em níveis mais baixos (menor produção e/ou maior taxa de remo‑ ção) do que com o esforço submáximo semelhante realizado antes do treinamento. Esses ajustes celulares são responsáveis pela maneira como a pessoa treinada realiza o exercício em steady-rate para um maior percentual do V˙O2máx.

FATORES QUE AFETAM AS RESPOSTAS AO TREINAMENTO AERÓBICO Quatro fatores importantes influenciam a resposta ao treina‑ mento aeróbico: 1. Nível inicial de aptidão aeróbica. 2. Intensidade do treinamento. 3. Frequência do treinamento. 4. Duração do treinamento.

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2

6

12

18

Duração do treinamento (meses)

24

6

Nenhum treinamento

Nível inicial de aptidão aeróbica A magnitude da resposta ao treinamento depende do nível ini‑ cial de aptidão. Uma pessoa que receber uma classificação baixa no início terá maior probabilidade de melhorar. Se a classificação da capacidade já é alta, a magnitude de melhora continua sendo relativamente pequena. Os estudos de homens de meia‑idade seden‑ tários com doença cardíaca mostraram que o V˙O2máx melhorava em 50%, enquanto um treinamento semelhante em adultos normalmente ativos e sadios acarretava uma melhora de 10 a 15%.178 Evidentemente, uma melhora relativamente pequena na capacidade aeróbica representa uma mudança tão crucial para um atleta de elite, para o qual uma mudança de até mesmo 1 a 2% poderia fazer a diferença entre vencer e perder, quanto um aumento muito maior na capacidade fisiológica e de desempe‑ nho para uma pessoa sedentária. Como orientação geral, os aprimoramentos na aptidão aeróbica conseguidos com o treinamento de endurance variam entre 5 e 25%. Parte dessa melhora ocorre no transcorrer da primeira semana de treinamento.

? QU EST ÃO DISCURSIVA

QD

Responda à questão: “Por quanto tempo devo exercitar‑me para entrar em forma?”

Intensidade do treinamento As adaptações fisiológicas induzidas pelo treinamento dependem principalmente da intensidade da sobrecarga. Pelo menos sete maneiras diferentes expressam a intensidade do esforço físico: 1. Energia gasta por unidade de tempo (p. ex., 9 kcal/min ou 37,8 kJ/min).

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Figura 21.14  Resumo generalizado do aumento na capacidade aeróbica e nas adaptações musculares com o treinamento de endurance. (Modifi‑ cada, com autorização, de Saltin B et al. Fiber types and metabolic poten‑ tials of skeletal muscles in sedentary man and endurance runners. Ann NY Acad Sci 1977;301:3.)

Razão adaptativa/Controle

2,0

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

Um exemplo da intensidade absoluta do treinamento con‑ sistiria em todos os indivíduos que se exercitam com a mesma produção de potência ou o mesmo gasto energético (p. ex., 9,0 kcal/min) por 30 min. Quando todos se exercitam com a mesma intensidade, a tarefa pode produzir estresse considerá‑ vel para uma pessoa mas ficar abaixo da capacidade do limiar de treinamento para outra pessoa mais apta. Por essa razão, a intensidade relativa imposta aos sistemas fisiológicos de uma pessoa em geral estabelece a intensidade do exercício. A rela‑ tiva intensidade relaciona‑se habitualmente com algum ponto de ruptura para o exercício em steady-rate (p. ex., limiar do lac‑ tato, OBLA), com algum percentual da capacidade fisiológica máxima (p. ex., % do V˙O2máx ou % da FCmáx), ou capacidade de realizar exercícios máximos. A prática geral estabelece a inten‑ sidade do treinamento aeróbico por mensuração direta (ou por estimativa) do V˙O2máx ou da FCmáx e, a seguir, prescreve um nível de exercício que corresponda a algum percentual do máximo. O estabelecimento da intensidade do treinamento com base nas medidas do consumo de oxigênio proporciona um alto grau de exatidão, porém sua utilização torna necessário um monitoramento sofisticado que torna esse método pouco prá‑ tico para uma utilização generalizada. Uma alternativa efetiva confia na frequência cardíaca para classificar uma atividade físi‑ ca em termos de intensidade relativa ao individualizar os pro‑ gramas de treinamento. A frequência cardíaca do exercício é conveniente, pois o % do V˙O2máx e o % da FCmáx se relacionam de maneira previsível, independentemente de sexo, raça, nível de aptidão, modalidade da atividade ou idade. O treinamento não afeta a frequência cardíaca de um determinado indivíduo para um percentual específico do V˙O2máx, razão pela qual há pouca necessidade de ajustar frequentemente a prescrição dos exercícios em relação às mudanças induzidas pelo treinamento na capacidade aeróbica, desde que o exercício seja executado com um determinado percentual da frequência cardíaca máxi‑ ma (FCmáx).203 A Tabela 21.6 apresenta os valores selecionados para o % do V˙O2máx e o percentual correspondente da FCmáx obtidos de várias fontes.5,132 O erro ao estimar o % do V˙O2máx a partir do % da FCmáx, ou vice‑versa, é igual a aproximadamente 6 8%. Basta monitorar a frequência cardíaca para estimar o % do V˙O2máx relativo dentro de uma dada margem de erro. A relação entre o % da FCmáx e o % do V˙O2máx continua sendo a mesma para ativi‑ dades realizadas com os braços ou com as pernas em indivíduos sadios, pessoas com peso normal e obesas, cardiopatas e pessoas com lesões medulares.46,86,138 Ainda mais importante, os exercícios realizados com os braços (segmentos corporais superiores) produzem uma FCmáx mais baixa que o exercício realizado com as pernas. Essa diferença tem de ser levada em conta ao formular a prescrição do

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Tabela 21.6

Relação entre o percentual de frequência cardíaca máxima e o percentual de V˙O2máx.

Percentual de FCmáx

Percentual de V˙O2máx

50 60 70 80 90 100

28 40 58 70 83 100

exercício para diferentes modalidades de exercícios (ver “Corrida versus natação e outras formas de atividade física realizada na parte superior do corpo”, adiante).

Treinamento com um percentual da FCmáx A capacidade aeróbica melhora se a intensidade do esforço mantém regularmente a frequência cardíaca entre 55 e 70% do máximo. Durante o exercício realizado com as pernas, ciclismo, cami‑ nhada ou corrida, o aumento na frequência cardíaca é igual a aproximadamente 40 a 55% do V˙O2máx. Consequentemente, para homens e mulheres em idade universitária, a frequência cardíaca do treinamento varia de 120 a 140 bpm. Um método alternativo e igualmente efetivo de estabele‑ cer o limiar do treinamento, denominado método de Karvonen em homenagem ao pesquisador que foi pioneiro no uso de tal método, exige que os indivíduos se exercitem com uma frequên‑ cia cardíaca igual a 60% da diferença entre o valor de repouso e o valor máximo.97 O método de Karvonen calcula a frequência cardíaca do treinamento como descrito a seguir: FClimiar 5 FCrepouso 1 0,60 (FCmáx 2 FCrepouso) Essa abordagem para determinar o limiar da frequência car‑ díaca do treinamento resulta em um valor mais alto que ao sim‑ plesmente calcular o limiar da frequência cardíaca como 70% da FCmáx. Para conseguir adaptações positivas ao treinamento não é necessária uma atividade física intensa (extenuante). Para a maioria das pessoas sadias, a frequência cardíaca de 70% FCmáx representa uma “atividade moderada” sem desconforto. Esse nível de treinamento, com frequência denominado “exercício conversacional” moderado, alcança uma intensidade suficiente para estimular um efeito do treinamento, porém não pro‑ duz nenhum nível de desconforto (p. ex., acúmulo de lactato e hiperpneia associada) que impeça uma pessoa de conversar durante a sessão de atividades físicas. Uma pessoa previamente sedentária terá que exercitar‑se acima dessa frequência cardíaca limiar para aprimorar a capacidade fisiológica. A Figura 21.15 mostra que, à medida que a aptidão aeróbica melhora, a frequência cardíaca submáxima diminui em 10 a 20 bpm para um determinado nível de consumo de oxigênio. Para manter o paralelismo com o aprimoramento fisiológico, o nível de atividade física deve aumentar periodicamente para

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2. Nível de exercício absoluto ou produção de potência (p. ex., pedalagem com 900 kg‑m/min, ou 147 W). 3. Nível metabólico relativo enunciado como percentual do V˙O2máx (p. ex., 85% do V˙O2máx). 4. Exercício abaixo, no nível ou acima do limiar do lactato ou OBLA (p. ex., 4 mM de lactato). 5. Frequência cardíaca do exercício ou percentual da frequência cardíaca máxima (p. ex., 180 bpm ou 80% da FCmáx). 6. Múltiplos da taxa metabólica de repouso (p. ex., 6 MET). 7. Escala de percepção de esforço (p. ex., EPE 5 14).

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

200

160

Antes do treinamento

140

120

Após o treinamento

100

80

60 0

0

22

24

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30

32

34

36

38

40

Consumo de oxigênio (m/kg/min) Figura 21.15  Aprimoramento da resposta da frequência cardíaca ao exercício com o treinamento aeróbico em relação ao consumo de oxigênio. A redução na frequência cardíaca do exercício observada com o treinamento costuma refletir maior volume sistólico.

alcançar a frequência cardíaca desejada. Uma pessoa começa trei‑ nando com uma caminhada, depois caminha com maior rapidez; a seguir o trote substitui a caminhada durante alguns períodos da sessão de trabalho; e por fim uma corrida contínua induz a frequência cardíaca desejada. Em cada progressão, o exercício continua com a mesma “intensidade relativa”. Se a progressão na inten‑ sidade não aumenta com os aprimoramentos induzidos pelo trei‑ namento, o exercício torna‑se essencialmente um programa de manutenção de intensidade mais baixa para aptidão aeróbica.

O treinamento intenso é mais efetivo? Em geral, quanto mais alta for a intensidade do treinamento acima do limiar, maior será o aprimoramento induzido pelo treinamento no V˙O2máx quando o exercício é controlado.64 Existe uma intensidade limiar mínima abaixo da qual não ocorre nenhum efeito significativo do treinamento; pode existir tam‑ bém um “teto” acima do qual não se conseguem ganhos adicio‑ nais. Homens e mulheres mais aptos em geral necessitam de níveis mais altos de limiar para estimular uma resposta ao trei‑ namento que as pessoas menos aptas. O teto para a intensidade do treinamento continua sendo desconhecido, porém 85% do V˙O2máx, correspondente a 90% da FCmáx, representam provavel‑ mente um limite superior. Independentemente do nível selecio‑ nado para o esforço, mais exercício não produz necessariamente resultados maiores ou mais rápidos. A intensidade excessiva do treinamento e os aumentos bruscos no volume de treinamento fazem aumentar o risco de lesões nos ossos, nas articulações e

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nos músculos.4,93 Para homens e mulheres, o número de milhas percorridas a cada semana representa a única variável associada sistematicamente a lesões produzidas pela corrida. Em crianças pré‑adolescentes, as distâncias excessivas das corridas sobrecar‑ regam a cartilagem articular, o que poderia lesionar a placa de crescimento do osso e afetar negativamente o crescimento e o desenvolvimento normais.

Determinação da “zona sensível ao treinamento” Pode‑se determinar a frequência cardíaca máxima imediata‑ mente após alguns minutos de esforço all-out. Essa intensidade requer considerável motivação e estresse – exigência essa desa‑ conselhável para adultos sem liberação médica, particularmente aqueles predispostos a doença coronariana. Para a maioria dos indivíduos, utilizam-se as frequências cardíacas máximas previstas para a idade apresentadas na Figura 21.16, baseadas nas médias obtidas em estudos populacionais. Os indivíduos com uma determinada idade apresentam valo‑ res variáveis da FCmáx, porém a inexatidão da variação indivi‑ dual (6 10 bpm de desvio padrão para qualquer FCmáx prevista para a idade) exerce pouca influência no estabelecimento do treinamento efetivo para as pessoas sadias. A frequência cardíaca máxima tem sido estimada comumente como 220 menos a idade em anos, com os valores sendo independentes de raça ou sexo em crianças e adultos.57,90,120 FCmáx 5 220 2 idade (anos)

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Frequência cardíaca (bpm)

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Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

Cálculo dos limites máximo e mínimo da frequência cardíaca-alvo para o treinamento

Para homens e mulheres abaixo dos 60 anos de idade, o limiar de estímulo ou limite inferior da frequência cardíaca-alvo (LMifca) para o aprimoramento cardiovascular varia entre 60 e 70% da FCmáx, o que representa cerca de 50 a 60% do V˙O2máx. O limite superior da frequência cardíaca-alvo (LMafca) é igual a cerca de 90% da FCmáx, o que representa aproximadamente de 85 a 90% do V˙O2máx. Para indivíduos com mais de 60 anos, o LMifca é igual a 60% e o LMafca, a 75% da FCmáx.

Método 2 | Método de Karvonen (reserva de frequência cardíaca)

Esse método calcula os limites inferior e superior da frequência cardíaca-alvo como um simples percentual da FCmáx prevista para cada idade.

Um método alternativo, e igualmente efetivo, calcula os limites inferior e superior da frequência cardíaca-alvo para o treina‑ mento como um percentual da diferença entre a FC em repouso e máxima, chamada reserva de frequência cardíaca (RFC; método também conhecido como método de Karvonen, em homenagem ao fisiologista finlandês pioneiro nesse método). O método de Karvonen produz valores relativamente mais altos em comparação com a frequência cardíaca calculada como um percentual da FCmáx. O método de Karvonen utiliza cerca de 50% da RFC como LMifca e 85% da RFC como LMafca, e realiza o cálculo como indicado a seguir:

1. Calcula-se o LMifca da seguinte maneira:

1. Calcula-se a FCmáx prevista:

Método 1 | Método da Porcentagem

LMifca 5 FCmáx prevista 3 Percentual do limite inferior para cada idade em que o percentual do limite inferior 5 70% para homens e mulheres # 60 anos e 60% para homens e mulheres . 60 anos. 2. Calcula-se o LMafca da seguinte maneira: LMafca 5 F Cmáx prevista 3 Percentual do limite superior para cada idade

FCmáx 5 208 2 (0,7 3 idade em anos) 2. Calcula-se o LMifca: LMifca 5 [(FCmáx 2 FCrepouso) 3 0,50] 1 FCrepouso 3. Calcula-se o LMafca: LMafca 5 [(FCmáx 2 FCrepouso) 3 0,85] 1 FCrepouso

em que o percentual do limite superior 5 90% para homens e mulheres # 60 anos e 80% para homens e mulheres . 60 anos.

Exemplo: Dados: Homem, 55 anos; FCrepouso 5 60 bpm

Exemplo: Dados: Homem, 55 anos de idade.

1. Calcular a FCmáx prevista:

1. Calcular a FCmáx prevista. FCmáx 5 208 2 (0,7 3 idade em anos) 5 170 bpm LMafca 5 170 3 Percentual do limite inferior para a idade 5 170 3 0,70 5 119 bpm 2. Calcular o LMafca. LMafca 5 FCmáx 3 Percentual do limite superior para a idade 5 170 3 0,90 5 153 bpm

FCmáx 5 208 2 (0,7 3 idade em anos) 5 170 bpm 2. Calcular o LMifca: LMifca 5 [(FCmáx 2 FCrepouso) 3 0,50] 1 FCrepouso 5 [(170 2 60) 3 0,50] 1 60 5 115 bpm 3. Calcular o LMafca: LMafca 55 [(FCmáx 2 FCrepouso) 3 0,85] 1 FCrepouso 5 [(170 2 60) 3 0,85] 1 60 5 154 bpm Fontes: Davis JA, Convertino VA. A comparison of heart rate methods for predict‑ ing endurance training intensity. Med Sci Sports Exerc 1975;7:295. Gellish RL et al. Longitudinal modeling of the relationship between age and maximal heart rate. Med Sci Sports Exerc 2007;39:822. Karvonen M et al. The effects of training on heart rate. A longitudinal study. Ann Med Exp Biol Fenn 1957;35:307. Tanaka H et al. Age-predicted maximal heart rate revisited. J Am Coll Cardiol 2001;37:153.

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Seção 4  •  Aprimoramento da Capacidade de Transferência de Energia

200

200 195

Frequência cardíaca (bpm)

190 180

185 180

180 175 166

160

170 162

130 120

110

136

133

114

Nível de 70%

100

nsív

129

111

el a

o tr

105

Nível de 60% 20

25

30

35

40

45

119

150 140 135

eina

men

126

108

155

148 144

122 117

160

153

a se

140

165

158

Zon

150

120

175 171

170

140

Frequência cardíaca máxima prevista para a idade Nível de 90%

190

116

to

112 109

102

50

99

55

96

60

93

65

105 90

70

Idade (anos) Figura 21.16  Frequências cardíacas máximas e zona sensível ao treinamento para o treinamento aeróbico de homens e mulheres de diferentes idades.

Talvez seja necessária uma modificação. Um estudo longi‑

tudinal de 132 pessoas avaliadas em média 7 vezes no trans‑ correr de 9 anos indica a tendenciosidade na previsão anterior da FCmáx. Essa tendenciosidade faz com que essa medida seja superestimada em homens e mulheres com menos de 40 anos de idade e seja subestimada naqueles com mais de 40 anos de idade (Figura 21.17).56 Essa equação de previsão, com um desvio padrão de 6 5 a 6 8 bpm, independentemente de sexo, IMC e frequência cardíaca em repouso, é a seguinte: FCmáx 5 206,9 2 0,67 3 idade (anos)

95% (6 2 desvios padrão) de homens e mulheres com 40 anos de idade oscila entre 160 e 200 bpm. A Figura 21.17 também mostra a “zona sensível ao treinamento” relacionada com a idade. Uma pessoa de 40 anos de idade que deseja treinar com inten‑ sidade moderada mas ainda conseguir um nível limiar escolheria uma frequência cardíaca do treinamento igual a 70% da FCmáx prevista para a idade. A aplicação da fórmula 220 menos idade

psc

Previsão da frequência cardíaca máxima em indivíduos com sobrepeso

Por exemplo, a equação anterior consegue estimar a frequên‑ cia cardíaca máxima para um homem ou uma mulher com 30 anos de idade:

Para homens e mulheres com níveis percentuais de gordura cor‑ poral $ 30%, a FCmáx é prevista da seguinte maneira:

FCmáx 5 206,9 2 (0,67 3 30)

FCmáx 5 200 2 (0,5 3 idade em anos)

5 206,9 2 20,1 5 187 bpm

Essa previsão concorda plenamente com pesquisas anteriores.119,213 Essas fórmulas de previsão estão associadas a erro para mais ou para menos e devem ser usadas com cautela. Cada fórmula representa uma regra simples e conveniente, e não determina a frequência cardíaca máxima de uma determinada pessoa. Por exemplo, dentro dos limites normais da variação e utilizando a fórmula 220 menos idade, a frequência cardíaca máxima real de

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Exemplo: Calcular a FCmáx para uma mulher de 25 anos de idade com um percentual de gordura corporal de 32%. FCmáx 5 200 2 (0,5 3 25) 5 188 bpm Fonte: Miller WC et al. Predicting max HR and the HR-VO2 relationship for exercise prescription in obesity. Med Sci Sports Exerc 1993;25:1077.

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195 185

206,9  0,67  Idade

175 165

220  Idade

155 145

135 Idade (anos) 30 220  Idade 190 206,9  0,67  Idade 187

35 185 183

40 180 180

45 175 177

50 170 173

55 165 170

60 160 167

65 155 163

70 150 160

75 145 157

Frequências cardíacas máximas previstas para a idade Figura 21.17  Frequência cardíaca máxima modificada versus previsão por idade em comparação com a equação usada comumente de 220 – idade. (De Gellish RL et al. Longitudinal modeling of the relationship between age and maximal heart rate. Med Sci Sports Exerc 2007;39:822.)

resulta em uma frequência cardíaca‑alvo da atividade de 126 bpm (0,70 3 180). Para aumentar o treinamento até 85% do máximo, a intensidade terá que aumentar de forma a produzir uma frequência cardíaca de 153 bpm (0,85 3 180).

Corrida versus natação e outras formas de atividade física realizada na parte superior do corpo. A estimativa da FCmáx requer um

ajuste ao nadar ou realizar outras atividades com os braços. A frequência cardíaca máxima durante essas modalidades de exer‑ cício é, em média, cerca de 13 bpm mais baixa que na corrida para homens e mulheres treinados e não treinados.49,58,135 Essa diferença resulta provavelmente de menos estimulação “anterógrada” do córtex motor para o bulbo durante a natação, além de menos estimulação por retroalimentação (feedback) proveniente da menor massa muscular ativa da parte superior do corpo. Na natação, a posição horizontal do corpo e o efeito de esfriamento da água também podem contribuir para uma FCmáx mais baixa. O estabelecimento da intensidade apropriada para a natação e para outras atividades realizadas com os braços implica subtrair 13 bpm da FCmáx prevista para a idade na Figura 21.16. Uma pessoa de 30 anos que decide nadar com 70% da FCmáx deve esco‑ lher uma velocidade de natação capaz de produzir uma frequên‑ cia cardíaca de 124 bpm (0,70 3 [190 2 13]). Isso representaria com maior exatidão a frequência cardíaca limiar apropriada da natação para induzir um efeito de treinamento. Sem esse ajuste, uma prescrição da atividade realizada com os braços baseada no % da FCmáx no esforço realizado com as pernas superestima o limiar apropriado da frequência cardíaca do treinamento.

O treinamento menos intenso pode ser efetivo? A recomendação citada com frequência de 70% da FCmáx como um limiar do treinamento para conseguir um aprimoramento aeróbico representa uma orientação geral para um esforço efetivo

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e ao mesmo tempo confortável. O limite inferior pode depen‑ der da capacidade inicial do participante de realizar exercícios assim como do estado atual de treinamento. Além disso, homens e mulheres mais velhos e menos aptos, inclusive sedentários e indivíduos de peso excessivo, apresentam limiares de treina‑ mento mais próximos de 60% da FCmáx (o correspondente a cerca de 45% do V˙O2máx). A atividade física contínua por 20 a 30 min com 70% da FCmáx estimula um efeito de treinamento; o exercício com a intensidade mais baixa de 60% da FCmáx por 45 min também se revela benéfico. Em geral, a maior duração do exercício compensa a intensidade mais baixa desse exercício em termos de benefícios.

Treinamento segundo a percepção do esforço A escala de percepção do esforço (EPE) pode também ser apli‑ cada para indicar a intensidade da atividade física.16,156,183 Com essa abordagem psicofisiológica, o indivíduo que está se exer‑ citando classifica em uma escala numérica as sensações perce‑ bidas relativas ao nível de esforço. O monitoramento e o ajuste da EPE durante a atividade física proporcionam uma maneira efetiva de prescrever o exercício a partir da percepção do esforço pelo indivíduo que coincide com as medidas objetivas da sobre‑ carga fisiológica/metabólica, o que inclui % da FCmáx, % do V˙O2máx e concentração sanguínea de lactato. A atividade física que corresponde aos níveis mais altos de gasto de energia e de sobrecarga fisiológica produz taxações mais altas da EPE. Uma EPE de 13 ou 14 (transmite a sensa‑ ção de “um pouco difícil”; Figura 21.18) coincide com cerca de 70% da FCmáx durante o exercício no cicloergômetro e na esteira rolante; uma EPE entre 11 e 12 corresponde ao exercício no limiar do lactato para indivíduos treinados e não treinados. A EPE estabelece uma prescrição para intensidades que corres‑ pondem a uma concentração sanguínea do lactato de 2,5 mM (EPE cerca de 15) e 4,0 mM (EPE cerca de 18) durante uma

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Frequência cardíaca máxima (bpm)

Capítulo 21  •  Treinamento para Potência Anaeróbica e Aeróbica

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Fisiologia do Exercício

William D. McArdle Frank I. Katch Victor L. Katch

McArdle Katch Katch

Nutrição, Energia e Desempenho Humano

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Fisiologia do Exercício

Assim como na publicação da primeira edição de Fisiologia do Exercício | Nutrição, Energia e Desempenho Humano, em 1981, esta oitava edição reflete a continuação do compromisso dos autores de integrar os conceitos e a ciência das diferentes disciplinas que contribuem para uma compreensão mais abrangente e a valorização da fisiologia do exercício na atualidade. Estruturada em duas partes, oito seções e 33 capítulos, esta obra foi revisada e atualizada para oferecer, de modo didático e objetivo, o melhor conteúdo sobre nutrição, transferência de energia e treinamento físico, e sua relação com o desempenho humano.

Nutrição, Energia e Desempenho Humano

OITAVA EDIÇÃO

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Fisiologia do Exercício Nutrição, Energia e Desempenho Humano OITAVA EDIÇÃO

William D. McArdle Frank I. Katch Victor L. Katch

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