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Efeitos da OHB na respiração mitocondrial e desempenho físico em de meia-idade

A Oxigenoteria Hiperbárica (OHB) tem sido usada para aumentar o desempenho de resistência, mas ainda não foi avaliada em ensaios clínicos controlados por placebo. O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito de um protocolo de OHB intermitente no desempenho físico máximo e na função mitocondrial em atletas master de meia-idade.


Introdução


A aptidão aeróbica máxima, avaliada pela medida da capacidade máxima de oxigênio (VO2max) e do limiar anaeróbico (LA), correlaciona-se fortemente com o conteúdo de mitocôndrias do músculo esquelético (quantidade mitocondrial) e a capacidade respiratória do músculo esquelético, ou seja, a respiração mitocondrial (qualidade mitocondrial). No nível celular, o treinamento atlético pode aumentar tanto a qualidade quanto a quantidade mitocondrial paralelamente às melhorias no VO2max e no LA, medidos durante os testes cardiopulmonares máximos (TCPE). Além disso, foi estabelecido que a respiração e a densidade das mitocôndrias diferem entre indivíduos não treinados e treinados.


Várias abordagens têm sido sugeridas para melhorar a aptidão aeróbica induzindo adaptações mitocondriais além dos exercícios físicos padrão. Uma das abordagens comumente usadas inclui o treinamento sob condições hipóxicas. Devido à sua estimulação sistêmica e periférica, o treinamento hipóxico gera estresse metabólico em nível celular, o que intensifica as adaptações mitocondriais. No entanto, estudos controlados demonstraram resultados contraditórios tanto na respiração mitocondrial quanto na aptidão aeróbica.


A principal razão reside no fato de que o desempenho se deteriora durante exposições hipóxicas devido ao baixo suprimento de oxigênio para os músculos. Ao contrário da hipóxia, os músculos têm um melhor desempenho sob hiperóxia e, portanto, a hiperóxia normobárica pode melhorar temporariamente os desempenhos de resistência e intervalo de sprint (enquanto respira oxigênio. No entanto, adaptações mitocondriais de longo prazo e mudanças na aptidão aeróbica não foram observadas após a exposição padrão à hiperóxia normobárica.


A Oxigenoteria Hiperbárica utiliza 100% de oxigênio em uma pressão ambiental superior a uma atmosfera absoluta (ATA). Exposições hiperóxicas intermitentes repetidas demonstraram induzir efeitos fisiológicos que normalmente ocorrem durante a hipóxia em um ambiente hiperóxico.


Assim, flutuações intermitentes podem potencialmente induzir adaptações mitocondriais sem o ambiente hipóxico prejudicial. Evidências anteriores mostram que o oxigênio hiperbárico pode melhorar o desempenho aeróbico e aumentar o VO2Max em 10-14% durante a exposição à OHB. Recentemente, Burgos et al. demonstraram que 3 semanas de sessões intermitentes de OHB aumentam o desempenho de resistência em um estudo piloto em 12 jovens jogadores de futebol com um tamanho de efeito moderado na potência e VO2Max . No entanto, o efeito de exposições hiperbáricas intermitentes no desempenho nunca foi avaliado de maneira cega e randomizada.


O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito de um protocolo de OHB intermitente no desempenho físico máximo e seu efeito na função mitocondrial em atletas master de meia-idade.


Métodos


Um estudo duplo-cego, randomizado e controlado por placebo em 37 atletas master saudáveis ​​de meia-idade foi realizado entre 2018 e 2020. Os indivíduos foram expostos a 40 sessões repetidas de OHB [duas atmosferas absolutas (ATA), respirando oxigênio a 100% por 1 h] ou SHAM (1,02ATA, respirando ar por 1 h).


Estudo


Trinta e sete atletas master saudáveis, com idades entre 40 e 50 anos, que praticavam esportes aeróbicos pelo menos quatro vezes por semana com desempenho moderado-alto para sua faixa etária, sem lesão musculoesquelética significativa nos últimos 3 meses, foram inscritos. Os critérios de exclusão incluíram: tratamento prévio com OHB por qualquer motivo nos últimos 3 meses, lesão musculoesquelética significativa debilitante, patologias pulmonares, patologias da orelha média ou interna, claustrofobia, doença crônica, medicamentos crônicos ou tabagismo ativo. Os atletas foram recrutados por meio de anúncios e mídias sociais. O consentimento informado foi obtido de todos os sujeitos.


Todos os atletas foram solicitados a continuar seu regime de treinamento atual, sem alterações no volume ou intensidade do treinamento.


Randomização e Mascaramento


Após assinar um consentimento informado, os atletas foram aleatoriamente designados (1:1) para os grupos OHB ou SHAM-placebo. O código de randomização foi gerado por uma enfermeira coordenadora que estava mascarada ao estudo e não estava envolvida na execução do estudo. Até o encerramento do estudo, os códigos de tratamento estavam disponíveis apenas para esta enfermeira e os técnicos de OHB. A inscrição dos participantes foi feita por médicos que estavam mascarados para a randomização do estudo. Os avaliadores também estavam cegos para a atribuição de intervenção dos atletas.


Para avaliar o cegamento, após a primeira sessão, os atletas foram solicitados a responder discretamente a um questionário de duas perguntas sobre sua percepção de serem alocados no grupo de tratamento ou SHAM.


Todos os dados foram armazenados em um banco de dados dedicado e foram verificados quanto à precisão e integridade. Uma revisão de dados mascarada foi feita antes da quebra de código e análise, de acordo com um procedimento padrão em nossa unidade.


Intervenções


O protocolo foi composto por 40 sessões diárias, cinco sessões por semana, em um período de 2 meses. Os atletas foram instruídos a manter seu programa de treinamento habitual durante todo o estudo.


O protocolo OHB incluiu respiração 100% de oxigênio por máscara a 2ATA por 60 min sem pausas de ar. As taxas de compressão/descompressão foram de 1 m/min.


O protocolo SHAM-placebo incluiu a respiração de 21% de oxigênio por máscara a 1,02 ATA por 60 min. Para obter o cegamento e fazer com que os atletas realizassem a equalização da pressão, foi realizada compressão a 1,2 ATA nos primeiros 5 min (0,4 m/min), seguida de descompressão a 1,02 ATA (0,4 m/min) nos 5 min seguintes. A adição mínima de 0,02 ATA foi obrigatória para cegar e evitar a abertura da porta da câmara durante a sessão.


Os atletas foram avaliados no início do estudo, 1 a 2 semanas antes do protocolo de intervenção e 1 a 2 semanas após a última sessão de OHB/SHAM.


Respiração mitocondrial


Amostras musculares foram retiradas do glúteo máximo por uma técnica de biópsia com agulha fina usando uma agulha de biópsia TruCut e uma cânula de punção 14G após preparação, drapejamento e anestesia local. O músculo glúteo máximo foi escolhido para minimizar qualquer interferência no treinamento diário dos atletas e aumentar as taxas de participação. Os atletas foram submetidos a biópsias musculares no início (1-2 semanas antes da intervenção) e após a sua conclusão (1-2 semanas pós-intervenção). O tecido muscular de cerca de 5-10 mg foi imediatamente colocado em solução de preservação de biópsia gelada (BIOPS). As amostras foram imediatamente transferidas para solução de saponina para permeabilização da membrana por 25 min seguido por dois ciclos de 10 min cada em meio respiratório (MiR05) antes da experimentação.


Função pulmonar


As medidas da função pulmonar foram realizadas com o espirômetro KoKo Sx1000 (Nspire Health, EUA), 1-2 semanas antes e após a última sessão de OHB/SHAM. O equipamento foi calibrado com uma seringa de 3 l antes de realizar as medidas de acordo com as instruções do fabricante. As medições foram realizadas por um técnico treinado.


Medições Físicas


Um fisioterapeuta treinado, que foi mascarado da alocação do grupo, realizou medições físicas, incluindo amplitude de movimento, salto vertical, potência máxima do quadríceps, teste do degrau e teste de agilidade.


Avaliação de desempenho físico


Não houve diferenças significativas entre os grupos nos parâmetros TCPE no início do estudo. Após OHB, houve um aumento significativo no consumo máximo de oxigênio (VO2Max) (2834,50 ± 556,65 ml/min para 2956,19 ± 540,85 ml/min, grupo X tempo de interação F  = 7,57, p  = 0,010) com um grande tamanho de efeito líquido de 0,989 [0,210-1,76] em comparação com o grupo SHAM.


O grupo OHB demonstrou um aumento significativo na potência máxima em comparação com o grupo SHAM, com um grande tamanho de efeito líquido de 0,808 [0,04–1,57] (grupo X tempo de interação F  = 5,05, p  = 0,03). Além disso, em comparação com o grupo SHAM, houve uma diminuição significativa na reserva respiratória no grupo OHB com um grande tamanho de efeito líquido − 0,91[− 0,168–(− 0,140)], (interação de tempo do grupo X F  = 6,44, p  = 0,016.


Não foram observadas diferenças significativas na composição corporal e nas medidas de função pulmonar entre os grupos no início e após OHB/SHAM. Além disso, não houve diferenças significativas na amplitude de movimento, potência de membros superiores ou inferiores, salto vertical ou agilidade.


Discussão


Este estudo mostra que a OHB pode melhorar significativamente o desempenho físico além do treinamento em atletas master saudáveis. Ambos VO2Max, VO2AT e potência aumentaram significativamente após exposições intermitentes de OHB em comparação com as exposições SHAM. Além disso, pela primeira vez em humanos usando biópsias musculares, demonstramos que a OHB pode melhorar diretamente a respiração mitocondrial e aumentar a massa mitocondrial.


As alterações mediadas pelo treinamento de resistência no nível de aptidão cardiorrespiratória são mais frequentemente quantificadas via VO2max e LAn. Estudos anteriores mostraram que diferentes programas de exercícios (como intervalos, alta intensidade e outros) podem aumentar o VO2max com tamanhos de efeito significativamente grandes (0,5–2,0). Notavelmente, os grupos de controle nesses estudos eram outros regimes de treinamento de exercícios e não incluíam exposições ou treinamento SHAM.


No presente estudo, o grupo controle foi submetido a um procedimento SHAM, cego para alocação conforme confirmado pelo questionador. Como todos os participantes estavam cegos para a alocação da intervenção e não foram instruídos a modificar seu treinamento, quaisquer alterações em sua rotina diária/exercícios, se fossem, e quaisquer alterações nos desfechos do estudo poderiam ser atribuídas apenas à intervenção investigada. Pela primeira vez em humanos, é demonstrado que o VO2max aumentou significativamente pela OHB em comparação com o tratamento SHAM. Pode-se antecipar que a combinação de treinamento intervalado de alta intensidade e OHB terá efeitos sinérgicos, mas isso ainda precisa ser investigado.


Os resultados do estudo atual se correlacionam com os entendimentos fisiológicos obtidos de estudos pré-clínicos bem desenhados. Em um estudo de modelo de camundongos bem projetado, foi demonstrado que a adição de exposição hiperbárica intermitente ao treinamento físico melhora ainda mais o desempenho de resistência, facilitando as capacidades oxidativas e glicolíticas e aumentando a expressão de proteínas envolvidas na biogênese mitocondrial em músculos estriados. Em humanos, Decato et al. mostraram que a combinação de seis sessões intermitentes de OHB a um regime de treinamento de exercícios induz uma melhor aptidão cardiorrespiratória em comparação com o treinamento de exercícios sozinho. Neste estudo, pela primeira vez em humanos, demonstramos que a OHB aumenta a aptidão aeróbica de forma randomizada e controlada.


Estudos anteriores mostraram que os humanos exploram 90% de sua capacidade mitocondrial enquanto realizam exercícios máximos no VO2Max. Assim, a exposição aguda à hiperóxia normobárica ou hiperbárica pode aumentar o VO2Max temporariamente, se o sujeito estiver respirando níveis de oxigênio aumentados, o que geralmente é impraticável durante exercícios/esportes do mundo real.


No entanto, esse efeito temporário não induziria adaptações mitocondriais de longo prazo nem em número nem em respiração. Em nosso estudo, os atletas foram submetidos a múltiplas exposições hiperbáricas intermitentes, que possibilitaram as referidas alterações celulares. O fato de que ambas as biópsias de TECP e mitocondrial foram feitas mais de 1 semana após a última sessão de OHB corrobora a conclusão de que a OHB repetida induz mudanças biológicas significativas, e o efeito benéfico não está relacionado ao aumento transitório na oferta de oxigênio.


O presente estudo tem várias limitações. Primeiro, o tamanho da amostra relativamente pequeno deve ser considerado, possivelmente causando diminuição da sensibilidade. No entanto, a presença de mudanças significativas após análises estatísticas rigorosas em um pequeno grupo é indicativa da potência relativamente alta da intervenção. Em segundo lugar, a duração do efeito ainda não foi determinada em estudos de acompanhamento de longo prazo. Terceiro, o protocolo foi de 40 sessões de OHB a 100% em duas exposições ATA .


No entanto, o número ideal de sessões e o protocolo de cada sessão ainda precisam ser determinados. Por fim, houve diferenças na respiração mitocondrial basal entre os dois grupos que podem estar relacionadas à heterogeneidade dos atletas participantes. A variabilidade da respiração mitocondrial é esperada e tem sido relatada em adultos saudáveis.31 , 40 ]. No presente estudo, atenuamos essas diferenças usando ANCOVA.


Conclusões


O estudo indica que a OHB pode melhorar o desempenho físico em atletas master saudáveis. As principais melhorias incluem consumo máximo de oxigênio, potência e limiar anaeróbico. Por meio de biópsias musculares, foi demonstrado que os mecanismos relacionados à OHB induzem melhora significativa na respiração mitocondrial e aumentam a massa mitocondrial.


Artigo original em inglês aqui.

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