Hi ha consens general que hi ha dos punts de ruptura de la ventilació durant l’exercici incremental, el llindar ventilatori 1 (VT1) i el llindar ventilatori 2 (VT2), que marquen els límits de la transició aerobicoanaeròbica. L’àrea interllindar (ITA) ha estat definida com un paràmetre que relaciona els llindars ventilatoris. L’objectiu principal d’aquest estudi fou examinar l’ITA, és a dir, l’àrea entre VT1 i VT2 de la funció ventilació ÷ consum d’oxigen (VE/VO2 en l2·min2) d’individus amb diferents capacitats de resistència. Siscentssis homes de diferents nivells de resistència van realitzar una prova d’esforç incremental i se’ls registraren els llindars ventilatoris. L’ITA és un trapeci l’àrea del qual es calcula com la suma de l’àrea del triangle i el rectangle que el formen, entre VT1 i VT2, per sota de la funció VO2/VE. La mitjana d’ITA de la funció VO2-VE fou major en els ciclistes, com a representants principals dels esportistes de resistència, enfront de l’àrea corresponent als estudiants d’educació física amb nivells de resistència menors (120 ± 34 versus 86 ± 40 l2·min2). Aquests resultats suggereixen que la determinació de l’ITA pot reflectir l’estat de la transició aerobicoanaeròbica durant les proves d’esforç incrementals.
There is a general consensus in the literature regarding the existence of two ventilation break points during incremental exercise, i.e., Ventilatory Threshold 1 (VT1) and Ventilatory Threshold 2 (VT2), which mark the boundaries of the aerobic-anaerobic transition. The Inter-Threshold Area (ITA) has been defined as a parameter that connects the ventilatory thresholds. The main aim of the present study was to examine the ITA i.e., the expressed area between VT1 and VT2 for the function: ventilation ÷ oxygen uptake (VE/VO2 in L2·min2) in individuals with various endurance capacities. Six hundred and six men with different levels of endurance completed an incremental exercise test and their ventilatory thresholds were recorded. The ITA is a trapezoid whose area is calculated as the sum of the area of the triangle and rectangle that form it between VT1 and VT2 below the VO2/VE function. The mean ITA for the function VO2-VE was greater in cyclists, as the main representatives for endurance athletes, than the mean corresponding to physical education students, who averaged a lower endurance level (120 ± 34 vs. 86 ± 40 L2·min2). The results suggest that the determination of the ITA can reflect metabolic status throughout the aerobic-anaerobic transition during maximal incremental exercise tests.
Introducció
El terme «llindar anaeròbic» fou encunyat inicialment per Wasserman i McIlroy (1964) aplicant la taxa d’intercanvi respiratori (RER, per les sigles en anglès) per detectar l’inici del metabolisme anaeròbic en pacients amb problemes cardíacs en realitzar proves d’esforç1. Posteriorment, Wasserman, Whipp, Koyl i Beaver (1973) definiren el llindar anaeròbic com: a) un augment no lineal de la ventilació (VE); b) un increment no lineal de l’eliminació de CO2 (VCO2); c) un augment de la pressió parcial d’O2 durant una sèrie de respiracions (PetO2), sense caiguda corresponent en la pressió parcial del CO2 (PetCO2), i d) un augment de RER, que es correlaciona positivament amb la càrrega de treball (tot durant una prova d’esforç incremental). En canvi, Skinner i McLellan (1980) desenvoluparen el model trifàsic que utilitza variables d’intercanvi de gasos (respiratori), distingint així els dos llindars: el llindar ventilatori 1 (VT1) i el llindar ventilatori 2 (VT2). Malauradament, a la literatura, VT1 i VT2 són coneguts per noms diferents, cosa que ha generat molta ambigüitat2.
S’assumeix que VT1 i VT2 estan influenciats pels canvis en la concentració d’àcid làctic en la sang3-5. Preferiblement, els llindars ventilatoris (VT), que marquen els límits de la transició aerobicoanaeròbica, han de ser el més a prop possible del valor màxim de consum d’oxigen (VO2max). Això és així perquè el cos pugui experimentar condicions en què l’oxigen es pugui utilitzar de manera eficient durant el major temps possible. L’acidosi comença quan se supera VT1, i en aquesta etapa la hiperventilació compensatòria facilita la continuïtat de l’exercici a mesura que s’acumula l’àcid làctic.
Diversos estudis han proporcionat dades descriptives de VT1 i VT2 de diferents grups d’atletes6-11; tanmateix, sembla que la literatura no conté articles referents a la relació entre aquests llindars, ni suggereix que hi hagi una relació ideal entre els VT. Com se suggereix en un article de revisió12, VT1 pot variar entre un 0,5 i un 22% en relació amb VO2max, mentre que la variació de VT2 oscil·la entre el 2,5 i el 12,8%, i amb referència específica a aquesta revisió, aquestes variacions es produeixen en una o més temporades de competició. A més, s’estima que un paràmetre conegut com a àrea interllindar (ITA) connecta els VT13. L’ITA s’expressa com l’àrea entre VT1 i VT2 per a la funció: ventilació ÷ consum d’oxigen (VE/VO2 en l2·min2).
D’acord amb aquest criteri, l’objectiu general d’aquest estudi fou examinar l’ITA, i informar sobre els valors del llindar interventilatori en una gran mostra d’atletes masculins especialitzats en diferents esports. Les dades es recolliren mitjançant la realització d’un test d’esforç incremental per part dels subjectes fins a l’esgotament. La nostra recerca seguí el protocol verificat, proposat per Peinado et al. (2014). Platejàrem la hipòtesi que els atletes que practiquen esports en què domina la resistència, com ara ciclisme i atletisme (pista), mostren valors més alts de VT1 i VT2; i a més que ITA és una variable adequada per indicar l’estatus metabòlic durant una prova d’esforç incremental màxim.
Material i mètodes
Participants
Un total de 606 homes realitzaren un test d’esforç incremental màxim fins a l’esgotament en un cicloergòmetre (Jaeger ER 800, Alemanya) o en cinta de córrer (H/P/COSMOS 3PW 4.0, H/P/Cosmos Sports & Medical, Nussdorf-Traunstein, Alemanya): 251 ciclistes, 104 triatletes, 53 nedadors, 51 atletes de pista, 17 basquetbolistes, 26 jugadors de futbol, 12 gimnastes i 92 estudiants d’educació física (EF). Totes les proves es realitzaren en condicions atmosfèriques similars (temperatura 22,8 ± 0,6 °C; humitat relativa 62,5 ± 4,4%; pressió atmosfèrica 703,54 ± 7,41 mmHg). Tots els subjectes foren informats de la naturalesa de l’estudi i van signar el consentiment per a participar-hi, d’acord amb la normativa establerta a la Declaració d’Hèlsinki sobre la investigació amb éssers humans14. Tots els procediments esmentats en aquesta recerca foren aprovats pel comitè d’ètica local.
Instruments i paràmetres
Tots els participants van realitzar una prova d’esforç incremental màxim per determinar el consum màxim d’oxigen (VO2max) i els VT. Se’ls va estimular verbalment per garantir que assolissin l’esforç màxim. Les dades d’intercanvi de gasos es recolliren ininterrompudament durant cada prova utilitzant un sistema automàtic de respiració a respiració (Jaeger Oxycon Pro gas analyser, Erich Jaeger, Viasys Healthcare, Alemanya). El senyal de volum i els analitzadors de gasos es calibraren, respectivament, amb una xeringa de precisió coneguda i pel volum de mescla de gas analitzat. Els valors mitjans es calcularen per un període de 60 s. Per determinar la freqüència cardíaca (HR), un electrocardiograma de 12 derivacions (ECG; Viasys Healthcare, Alemanya) estigué constantment enregistrant les proves. Calien almenys dos dels criteris següents per assolir el VO2max: replà en valors de VO2 tot i augmentar la càrrega de treball, RER ≥ 1,1, o la consecució del 95% de la freqüència cardíaca teòrica màxima (FCmax)7,15. Els VT es van determinar d’acord amb els criteris proposats per Davis (1985) i Siegler, Gaskill i Ruby (2003), mentre que el VO2max obtingut es va determinar segons Lucia et al. (2006), i s’establiren d’una manera específica per assolir el punt de màxima concordança entre els diferents mètodes d’avaluació. Els resultats de totes les proves van ser valorats per dos investigadors en un procés de doble cec. El coeficient de variació entre les valoracions d’aquests dos investigadors i el d’un expert altament experimentat fou de l’1,3%.
El càlcul ITA i la correcció (CITA) es realitzà d’acord amb el model elemental proposat per Peinado et al. (2014): l’àrea sota la corba (ITA) per a les funcions VO2/VE (l2·min2), càrrega/VO2 (W·l·min2) i càrrega/VE (W·l·min2). Es calcula mitjançant la suma de l’àrea del triangle i el rectangle sota de la funció VE/càrrega (fig. 1)13.
Figura 1. Procediment elemental per calcular l’ITA de la funció VO2 / VE.
Anàlisi estadística
Les dades foren provades per determinar la normalitat, basada en l’asimetria (−2 < z < 2) i la curtosi (−2 < z < 2) mitjançant el test de Kolmogorov-Smirnov. Per examinar la relació entre variables de rendiment, VO2 i ITA, es realitzà l’anàlisi de correlació bivariada de Pearson. Per comparar les diferències entre els resultats dels dos grups de subjectes s’emprà la prova t d’Student per a mostres independents. Les magnituds de l’efecte entre els diferents mètodes d’expressió dels VT es calcularen amb la d de Cohen; i s’empraren les mitjanes i desviacions estàndard agrupades dels mesuraments a partir de les condicions. La d de Cohen es corregí per la dependència entre mitjanes amb l’ús de la correlació entre les dues mitjanes. Interpretació de la d de Cohen: una grandària de l’efecte inferior a 0,33 es considera petita, de 0,33 a 0,55 es considera moderada i la grandària de l’efecte de 0,56-1,2 es considera gran. Les comparacions foren proves bilaterals. Totes les dades foren processades i analitzades amb el paquet estadístic SPSS v15.0® (SPSS Worldwide Headquarters, Chicago, IL). El nivell de significació per a tots els estudis s’establí en p < 0,05.
Resultats
La taula 1 mostra les variables antropomètriques i el VO2max de la mostra, dividida en dues categories: esports amb un alt component de resistència i esports amb un baix component de resistència. En els esports de resistència, els valors de VO2max són relativament més elevats en els ciclistes (71,89 ± 8,84 ml/min/kg) comparats amb els dels triatletes (65,37 ± 8,39 ml/min/kg), nedadors (53,91 ± 7,54 ml/min/ kg) i atletes de pista (61,21 ± 9,07 ml/min/kg). En esports amb un baix component de resistència, els jugadors de bàsquet presentaren valors més elevats de VO2max (58,33 ± 5,56 ml/min/kg) que els que obtingueren els jugadors de futbol (56,5 ± 5,03 ml/min/kg). Els estudiants d’EF i els gimnastes indicaren valors més baixos de VO2max. La taula 2 mostra els valors obtinguts en VT i ITA per als dos grups segons el component de resistència. En ordre descendent, els valors reportats per VT1 són de la manera següent: atletes de pista (65,0 ± 8,6%), triatletes (58,6 ± 9,3%), ciclistes (56,0 ± 7,5%) i nedadors (55,4 ± 7,7%). Els ciclistes mostraren els valors més elevats d’ITA (35,75 ± 17,11 l2·min2) en comparació amb els triatletes (31,10 ± 15,86 l2·min2), atletes de pista (23,07 ± 12,30 l2·min2) i nedadors (16,11 ± 12,67 l2·min2). L’atletisme (pista) (65,0 ± 8,6%) i el bàsquet (64,6 ± 10,2%) mostraren un llindar aeròbic més elevat (%) en comparació amb els altres esports. En referència als diferents esports i als percentatges del llindar anaeròbic, s’han descrit vàries diferències. A més, els jugadors de bàsquet i els atletes de pista presentaren una mitjana més elevada de valors ITA respecte als altres esports (30,23 ± 13,70 l2·min2, 23,07 ± 11,06 l2·min2) (taula 2).
Els valors de l’àrea del llindar interventilatori foren significativament més elevats en subjectes amb una capacitat de resistència elevada, per a ambdós valors absoluts (t300 = 3-88, p < 0,001, d = 0,37) i per al corregit (T298 = 4,31, p < 0,001, d = 0,41). Ambdós VT2 i VT1 (en percentatges respecte al VO2max) foren significativament superiors en subjectes d’alta resistència (t604 = 1,85, p = 0,033, d = 0,18) en comparació amb els de resistència baixa (t213 = 2,06, p = 0,022, d = 0,20). Els valors absoluts de VT2 i VT1, també, foren significativament més elevats en subjectes d’alta resistència en comparació amb els de baixa resistència (T198 = 7,37, p < 0,001, d = 0,70 i T604 = 6,07, p < 0,001, d = 0,58).
Tot i que és significatiu (p < 0,001), l’estudi d’anàlisi correlacional (taula 3) indica un ITA molt baix, en relació als valors de VT1 i VT2 expressats en valors absoluts (ml/min) o relatius (%). Només la correlació entre ITA i VT2 (ml/min) es pot considerar com a sòlida i apropiada (r = 0,601). Es trobaren efectes moderats en l’àrea del llindar interventilatori (d = 0,41) i valors molt baixos en VT (d = 0,20), expressats en percentatges respecte al VO2max. El valor d de Cohen fou més elevat en els VT en valors absoluts (ml/min VO2) (d = 0,58).
Discussió
L’objectiu d’aquest estudi fou examinar l’ITA i descriure els valors del llindar interventilatori en una gran mostra d’esportistes homes especialitzats en diferents esports. Proposem que la transició aerobicoanaeròbica s’ha d’examinar mitjançant el càlcul de l’ITA, entre VT1 i VT2. Pel que sabem, aquest és el primer estudi que proporciona evidència d’una relació entre els VT en una gran mostra d’individus sans amb diferents nivells de condició física, que es refereix específicament a la capacitat de resistència.
Àrea del llindar interventilatori
En teoria, els VT, que marquen els límits de la transició aerobicoanaeròbica, han d’estar tan a prop com sigui possible del VO2max, de tal manera que el cos pugui experimentar condicions en què l’oxigen pugui ser emprat de forma eficient durant el major temps possible. Durant l’acidosi, que comença quan se supera VT1, la hiperventilació compensatòria facilita la continuació de l’exercici a mesura que s’acumula l’àcid làctic. Per tant, és plausible argumentar que un ITA més alt és el resultat d’una major capacitat per fer proves de resistència i il·lustra que el subjecte és capaç de compensar l’augment de l’àcid làctic. D’aquesta manera, hi ha una forta correlació entre lactat i VT3-5,16. Una vegada superat el VT2, la concentració plasmàtica de l’àcid làctic augmenta notablement. Aquest és el resultat de l’augment de la producció d’àcid làctic i d’una taxa reduïda de depuració. Com a resultat, la nostra investigació demostra que els valors ITA més elevats es troben en ciclistes i triatletes, esports en què l’alta capacitat de resistència és vital per a un rendiment d’alt nivell. Tanmateix, no es pot explicar simplement un valor de l’ITA elevat en els jugadors de bàsquet, ja que el bàsquet no es considera com a prevalent en la resistència17.
Es van obtenir els valors més alts d’ITA en el ciclisme, seguit del triatló i el bàsquet. L’atletisme (pista) i el bàsquet reporten els valors màxims de llindar aeròbic (%) en relació amb VO2max, per damunt d’altres esports (fig. 2). Hi ha una diferència significativa entre els resultats del llindar anaeròbic (%) i el consum màxim d’oxigen entre els esports.
Figura 2. Valors mitjans de l’àrea del llindar interventilatori dels diferents esports.
Els llindars ventilatoris (% respecte a VO2max)
La mitjana de valors del llindar aeròbic dels ciclistes, expressats en percentatges, foren 56,6 ± 7,5%. Els nostres resultats són similars als reportats per Zapico et al. (2007): novembredesembre (50 ± 2,4%), gener-febrer (61 ± 2,1%) i maig-juny (56 ± 2%). No obstant això, estan molt per sota dels valors de Pardo (2001): novembre-desembre (76,1 ± 1,3%), gener-febrer (72 ± 1,5%) i maig-juny (73,1 ± 1,3%), que analitzà l’evolució de la transició aerobicoanaeròbica durant tota una temporada de competició. Els nostres resultats també difereixen dels trobats per Withers et al. (1981) (66,3%) i Simon et al. (1986) (65,8%). Les diferències poden ser degudes a les variants terminològiques i de metodologia emprades per determinar la transició aerobicoanaeròbica2. Les relacions entre ITA per a la funció VO2/VE i VT2 (associades amb les variables ergoespiromètriques presents) s’expliquen pel fet que un VT2 més gran produeix un ITA més gran. Les posicions de VT1 i VT2 dels ciclistes de la present investigació són similars a les descrites en altres estudis9,11,18-20. En general, l’ITA dels ciclistes fou superior en comparació amb els altres esports amb característiques de menor resistència.
A la nostra investigació, la mitjana de valors dels llindars aeròbic i anaeròbic dels triatletes, expressats en percentatges, foren del 58,6 ± 9,3% i del 86,0 ± 6,4%, respectivament. Galy et al. (2003) investigaren l’evolució dels paràmetres fisiològics sobre els paràmetres estacionals i van trobar un percentatge de llindar aeròbic que va des del 73,8 ± 0,2% al 75,6 ± 0,2%, i per al llindar anaeròbic del 79 ± 0,2% al 88,9 ± 0,2%. Es plausible suposar que les diferències en els valors dels llindars aeròbics reportats, entre les investigacions, són el resultat del mètode utilitzat per determinar la transició aerobicoanaeròbica. Vam descobrir que el mètode utilitzat era el mateix que el nostre21. Altres estudis22-25 reportaren grans variacions en els VT (que van del 61 al 81%). A més, les diferències i la variabilitat es poden explicar per la nomenclatura utilitzada en termes de transició aerobicoanaeròbica2 pels mètodes per determinar els llindars22 i per la modalitat d’exercici26.
En natació, futbol, gimnàstica, atletisme (pista) i EF, els percentatges del llindar aeròbic, respecte a VO2max, foren molt similars (oscil·laven entre el 51,7 i el 55,8%), però foren inferiors als dels esports específics de resistència. Per tant, els valors més alts obtinguts d’aquest paràmetre en la transició aerobicoanaeròbica són per a l’atletisme (pista) (65,0 ± 8,6%) i el bàsquet (64,6 ± 10,2%). El percentatge mitjà del llindar anaeròbic és molt similar en tots els esports (oscil·la entre el 80 i el 89%). Els nostres resultats concorden amb els informes de Bunc et al. (1987), que investigaren un total de 223 atletes de pista molt ben entrenats. En concret, el percentatge de llindars anaeròbics varia entre el 80,5 i el 86,6%6. Els atletes de pista i els jugadors de bàsquet presenten els valors percentuals dels llindars aeròbics més elevats respecte al VO2max, sobre tots els altres esports. Entre els esports, hi ha una diferència significativa en els percentatges de llindars anaeròbics del consum màxim d’oxigen reportats.
Expressió dels llindars ventilatoris
En aquest estudi es va avaluar el grau d’associació entre els VT en les dues categories d’atletes de pista estudiats. Creiem que la forma en què s’expressen els VT pot generar resultats significativament diferents. El càlcul d’ITA té com a objectiu ajudar i explicar els elevats valors que es troben normalment en la resistència d’atletes de pista. Es podria esperar que els atletes de pista amb un component de resistència més gran (tant en l’entrenament com en la competició) presentessin valors relatius significativament alts. Tanmateix, no es van detectar diferències significatives entre els grups amb un component de resistència alta i baixa per a ambdós VT1 (59 ± 8,3% versus 56,8 ± 9,4%) i VT2 (85,5 ± 6,5% versus 84,6 ± 6,3%).
En aquest estudi, els individus amb una capacitat de resistència baixa presentaren un valor mitjà de VT1 de 55,94 ± 10,3 i un valor VT2 de 84,26 ± 6,9, respectivament, mentre que els individus amb una alta capacitat de resistència tenien valors de 57,88 ± 8,5 i 85,4 ± 6,4, respectivament. Quan es calculà la grandària de l’efecte, l’atleta mitjà amb una capacitat de resistència alta superaria aproximadament el 58% (d = 0,20; 57,8%) de la mostra d’atletes amb una capacitat de resistència baixa. Per tant, no és convenient expressar els VT com a percentatge de VO2max. Tanmateix, la grandària de l’efecte per a la superfície del llindar interventilatori i els VT expressats en valors absoluts (ml/min) són maneres adequades d’expressar la transició aerobicoanaeròbica.
La grandària de l’efecte dels valors absoluts de VT1 i VT2 d’atletes de resistència baixa, 2.253 ± 606,26 (VT1) i 3.381,76 ± 641,87 (VT2), significa que aproximadament el 71% podria tenir valors més alts que la corresponent població d’atletes de resistència baixa (2.614,50 ± 635,09 i 3.856,91 ± 787,02 per a VT1 i VT2, respectivament) (d = 0,50, 69,1%). La grandària de l’efecte de l’àrea del llindar interventilatori és menor (d = 0,40, 65,5%) que VT1 i VT2 en valors absoluts. Creiem que és convenient expressar els VT primer com a valors absoluts, i segon, com a valors en termes d’àrea del llindar interventilatori, però mai com a percentatges de VO2max.
Quan la grandària obtinguda de l’efecte s’estima per damunt d’un 58% (d = 0,20; 57,8%) de la població d’atletes amb una capacitat de resistència baixa, els valors de VT1 i VT2 seran diferents de la mostra de mitjana d’atletes amb alta resistència. Per tant, no és convenient expressar els VT com a percentatges de VO2max. Tanmateix, la grandària de l’efecte d’ITA i els VT expressats en valors absoluts (ml/min) són maneres adequades d’expressar la transició aerobicoanaeròbica. Aproximadament el 66% de la població de baixa resistència seria més gran que l’àrea corresponent d’alta resistència (d = 0,40; 65,5%), mentre que gairebé el 71% del llindar ventilatori (ml/min) seria més alt en els atletes de resistència de pista. Per tant, sembla adequat expressar els VT primer com a valors absoluts, i en segon lloc com a valors en termes de l’àrea del llindar interventilatori.
Conclusió
L’ITA és un mètode senzill per avaluar la relació entre els VT. L’ITA permet distingir entre esportistes amb diferents capacitats de resistència. A més, és inadequat expressar els llindars anaeròbics com a percentatges respecte a VO2max, ja que es fa rutinàriament. És més apropiat descriure els llindars com a valors absoluts del consum d’oxigen. Pel que fa a l’expressió dels VT, els resultats d’aquest estudi indiquen que l’ITA no presenta informació superior en comparació amb els valors absoluts de VT1 i VT2.
Conflicte d’interessos
Els autors declaren que no tenen cap conflicte d’interessos.
Rebut el 14 de juny de 2017;
acceptat el 6 de novembre de 2017
* Autor per a la correspondència.
Correu electrònic: franciscojavier.calderon@upm.es (F.J. Calderón Montero)
