Frontiers in Physiology

Introducere

Intensitatea și volumul de antrenament sunt predictori ai performanței la maratoniști (Schmid et al., 2012). O sarcină zilnică în contextul antrenamentului este de a alerga la o intensitate optimă pentru a determina adaptările fiziologice dorite, cum ar fi creșterea vitezei la pragul anaerob și absorbția maximă de oxigen (Lepers și Stapley, 2016). În cazul în care intensitatea este inadecvată, lipsește stimulul pentru aceste adaptări. Pe de altă parte, dacă intensitatea depășește nivelul optim, crește riscul de supraantrenare (O’Connor, 2007). Astfel, este important să se evalueze cu exactitate intensitatea exercițiilor fizice, care se bazează pe măsuri obiective, cum ar fi frecvența cardiacă (FC), absorbția de oxigen și lactatul, și pe metode subiective, cum ar fi rata efortului perceput (Foster et al., 2017). Atunci când FC este utilizată ca măsură a intensității, de obicei, aceasta este exprimată ca o funcție a FC maxime (FCmax) (Vesterinen et al., 2017).

CFRmax poate fi măsurată cu ajutorul unui test de exercițiu gradat (GXT), fie în laborator, fie pe teren (Cleary et al., 2011; Nikolaidis, 2015). Cu toate acestea, ocazional, nu este de dorit să se efectueze un GXT (de exemplu, pentru a evita oboseala indusă de testarea efortului maxim în apropierea unei curse sau costul financiar asociat). În acest caz, o alternativă este de a prezice HRmax dintr-o ecuație bazată pe vârstă, luând în considerare relația invers proporțională dintre vârstă și HRmax. Cele mai utilizate formule sunt cele ale lui Fox, Naughton și Haskell (Fox-HRmax = 220 – vârsta) (Fox et al., 1971) și ale lui Tanaka, Monahan și Seals (Tanaka-HRmax = 208 – 0,7 × vârsta) (Tanaka et al., 2001). Aceste ecuații au fost examinate pe larg la anumite categorii specifice de populație adultă, cum ar fi cea sănătoasă (Nes et al., 2012), sedentară (Sarzynski et al., 2013), supraponderală (Franckowiak et al., 2011) și atletică (Faff et al., 2007).

În timp ce studiile menționate mai sus au abordat multe aspecte în ceea ce privește validitatea acestor ecuații populare de HRmax, există unele aspecte care necesită cercetări suplimentare. De exemplu, sportivii de anduranță (de exemplu, maratoniștii) și, în special, sportivii maeștri sunt subreprezentați în acest corpus de cercetare. O comparație între atleți și non-atleți a evidențiat o HRmax măsurată mai mică în primul grup (Lester et al., 1968). Într-un studiu recent, s-a arătat că sportivii din sporturile de viteză/putere au avut o valoare măsurată-HRmax similară cu cea a sportivilor de anduranță și că ambii au avut valori mai mici decât cei neantrenați (Kusy și Zielinski, 2012). Scăderea HRmax indusă de antrenamentul de anduranță ar putea fi explicată prin expansiunea volumului plasmatic însoțitor, funcția baroreflexă îmbunătățită, alterarea electrofiziologiei nodului sinoatrial și scăderea numărului și densității receptorilor beta-adrenergici (Zavorsky, 2000). Deoarece HRmax măsurată de aceștia diferă, este rezonabil să presupunem că aceeași ecuație a HRmax nu se poate potrivi atât la sportivi, cât și la non-atleți. Această diferență între sportivi și non-atleți evidențiază necesitatea de a examina în continuare ecuațiile de predicție populare în mai multe eșantioane de sportivi. Având în vedere numărul tot mai mare al celor care participă la cursele de maraton (Jokl et al., 2004), cunoașterea validității ecuațiilor populare bazate pe vârstă are o aplicație practică pentru un număr mare de maratoniști de agrement. Mai mult decât atât, predicția HRmax bazată pe vârstă reprezintă un interes major pentru fiziologii exercițiilor fizice atunci când administrează un GXT, unde atingerea unui anumit procent din HRmax prezis ar putea fi necesară pentru a considera valorile finale ca fiind maxime (Schaun, 2017). Prin urmare, scopul prezentului studiu a fost de a examina validitatea Fox-HRmax și Tanaka-HRmax pe un eșantion mare de alergători de maraton de agrement. Ipoteza de cercetare a fost că aceste ecuații, care au fost dezvoltate la non-atleți, ar supraestima HRmax la maratoniștii de agrement din cauza faptului că se așteaptă ca HRmax-ul lor să fie mai mic în comparație cu cel al non-atleților (Lester et al., 1968; Zavorsky, 2000; Kusy și Zielinski, 2012).

Materiale și metode

Designul studiului și participanții

O sută optzeci și cinci de maratoniști de agrement, majoritatea din zona Atenei, s-au oferit voluntar să participe la acest studiu, care fusese anunțat prin intermediul unor site-uri web populare pentru alergătorii de anduranță. În lunile septembrie și octombrie 2017, participanții au vizitat laboratorul unde au efectuat un GXT pe o bandă de alergare. Acest studiu a fost realizat în conformitate cu recomandările Comitetului instituțional de evaluare a Laboratorului de fiziologie a exercițiului Nikaia, cu consimțământul informat în scris al tuturor participanților. Toți participanții și-au dat consimțământul informat în scris în conformitate cu Declarația de la Helsinki. Protocolul a fost aprobat de către Institutional Review Board of Exercise Physiology Laboratory Nikaia. Un participant s-a retras din studiu în timpul GXT, în timp ce patru participanți nu au atins criteriile de realizare a VO2max și, în consecință, datele lor au fost excluse din analiza ulterioară. Prin urmare, am inclus 180 de participanți din eșantionul inițial. În ceea ce privește experiența lor sportivă, numărul median de maratoane finalizate în trecut a fost de 3, iar intervalul interquartil a fost de 2-6. Recordul personal a fost de 4:09 ± 0:45 h:min.

Protocoale și echipamente

Antropometrie

Alțimea, masa corporală și pliurile pielii au fost măsurate cu participanții în îmbrăcăminte minimă și desculți. Un cântar electronic (HD-351; Tanita, Arlington Heights, IL, SUA) a fost utilizat pentru măsurarea masei corporale (cu o precizie de 0,1 kg), un stadiometru portabil (SECA Leicester, Regatul Unit) pentru înălțime (0,001 m) și un calibru (Harpenden, West Sussex, Regatul Unit) pentru pliurile pielii (0,2 mm). Indicele de masă corporală a fost calculat ca fiind coeficientul dintre masa corporală (kg) și înălțimea la pătrat (m2), iar grăsimea corporală (BF) a fost estimată din pliurile cutanate (Parizkova, 1978).

Testul de efort gradat

O versiune modificată a testului Conconi a fost utilizată pentru a evalua VO2max (Conconi et al., 1982). Pe scurt, după o încălzire de 20 de minute incluzând exerciții de jogging și de întindere, participanții au efectuat un GXT pe o bandă de alergare folosind o înclinare de +1%. Viteza inițială a fost stabilită la 8 km/h și a fost crescută la fiecare minut cu 1 km/h până la epuizare (Chrismas et al., 2017). În timpul etapelor finale ale testului, participanții au fost încurajați viguros, astfel încât să depună un efort maxim. HRmax măsurată a fost definită ca fiind cea mai mare valoare atinsă în timpul testului. FC a fost înregistrată continuu în timpul testului de către Team2 Pro (Polar Electro Oy, Kempele, Finlanda). Ventilația minutelor și VO2 au fost înregistrate de un analizor de gaze (Fitmate Pro, Cosmed, Roma, Italia). Pragul anaerobic a fost identificat din pragul ventilator, adică relația dintre ventilația minuțioasă și absorbția de oxigen. Platoul VO2 (criteriu primar), lactația sângelui, HRmax și RPE (criterii secundare) au fost utilizate ca criterii de VO2max (Howley et al., 1995). RPE dorit a fost ≥8 în scala 0-10 a lui Borg (Borg, 1988). S-au prelevat probe de sânge la 5 min după terminarea testului, iar concentrația de lactat a fost analizată (Accutrend, Roche, Germania). Concentrația de lactat a fost utilizată ca un criteriu de realizare a VO2max (valori acceptate > 9 mmol/L) (Todd et al., 2017). Frecvența cardiacă maximă prognozată a fost calculată utilizând formula lui Tanaka (Tanaka et al., 2001) – deoarece formula lui Fox ar putea supraestima HRmax (Nikolaidis, 2015) – și a fost utilizată ca un criteriu de realizare a VO2max (valori acceptate HRmax măsurată ≥ 95% din Tanaka-HRmax).

Analize statistice

Analizele statistice au fost efectuate utilizând IBM SPSS v.20.0 (SPSS, Chicago, IL, SUA). Normalitatea a fost examinată utilizând testul Kolmogorov-Smirnov și inspecția vizuală a graficelor normale Q-Q. Datele au fost exprimate ca medie și deviație standard (SD). Un test t independent a examinat diferențele de sex în ceea ce privește caracteristicile antropometrice și fiziologice. O analiză a varianței (ANOVA) cu măsuri repetate într-o singură direcție și un test post-hoc Bonferroni ulterior (în cazul în care au existat diferențe între grupuri) au fost utilizate pentru a examina diferențele dintre HRmax măsurată și cea prezisă. Au fost calculate intervalele de încredere (IC) de 95% ale diferențelor medii. Pentru a interpreta ES pentru diferențele statistice în ANOVA, am folosit eta pătrat clasificat ca fiind mic (0,010 < η2 ≤ 0,059), mediu (0,059 < η2 ≤ 0,138) și mare (η2 > 0,138) (Cohen, 1988). Analiza Bland-Altman a fost utilizată pentru a examina acuratețea și variabilitatea ecuațiilor de predicție (Bland și Altman, 1986). Asocierile dintre HRmax măsurată și vârstă au fost determinate utilizând coeficientul de corelație de moment al produsului lui Pearson (r). Magnitudinea coeficienților de corelație a fost considerată trivială dacă r ≤ 0,10, mică dacă 0,10 ≤ r < 0,30, moderată dacă 0,30 ≤ r < 0,50, mare dacă 0,50 ≤ r < 0,70, foarte mare dacă 0,70 ≤ r < 0,90, aproape perfectă dacă r ≥ 0,90, și perfectă dacă r = 1,00 (Batterham și Hopkins, 2006). În plus, am folosit regresia liniară pentru a modela predicția HRmax de la vârstă în eșantionul total și în fiecare sex. Regresia liniară a fost calificată pentru această analiză în locul regresiei neliniare, deoarece au fost demonstrate diferențe minime între ecuațiile liniare, pătratice și polinomiale (Ozemek et al., 2017). Nivelul de semnificație a fost stabilit la α = 0,05.

Rezultate

Tabel 1. Caracteristicile descriptive ale participanților.

Figura 1. Relația dintre frecvența cardiacă maximă măsurată și vârstă.

Figura 2. Diagramele Bland-Altman ale ratei maxime măsurate în comparație cu formula lui Fox.

FIGURA 3

Figura 3. Diagramele Bland-Altman ale ritmului maxim măsurat în comparație cu formula lui Tanaka.

Discuție

Studiul de față a abordat întrebarea dacă ecuațiile de predicție a HRmax bazate pe vârstă, utilizate pe scară largă, de tip 220-vârsta lui Fox sau 208-0,7 × vârsta lui Tanaka, sunt valabile la maratoniștii de recreere, deoarece niciun studiu nu a examinat anterior acest subiect. Am emis ipoteza că aceste ecuații ar supraestima HRmax în eșantionul nostru, datorită faptului că se așteaptă ca HRmax-ul lor să fie mai mic în comparație cu cel al non-atleților (Zavorsky, 2000). Principalele constatări au fost că (a) Fox-HRmax și Tanaka-HRmax au supraestimat HRmax cu ~5 bpm la femei, (b) Fox-HRmax a subestimat HRmax cu ~3 bpm la bărbați, (c) Tanaka-HRmax a fost similară cu HRmax măsurată la bărbați și (d) efectul principal al metodelor de evaluare asupra HRmax a fost mai mare la femei decât la bărbați.

Supraestimarea HRmax la femei de către ecuațiile de predicție bazate pe vârstă a fost în concordanță cu constatările anterioare (Esco și colab, 2015). De exemplu, formulele Fox și Tanaka au furnizat estimări semnificativ mai mari cu 7-13 bpm în comparație cu HR max observată la femeile atleți universitari (Esco et al., 2015). Având în vedere că alegerea metodei de evaluare a avut o magnitudine mai mare la femei decât la bărbați, supraestimarea HRmax la femeile maratoniste este o problemă pe care cercetările viitoare ar trebui să o abordeze și să dezvolte o ecuație de predicție specifică sportului.

Concordanța dintre măsurată și Tanaka observată la bărbații maratoniști a fost în concordanță cu cercetările anterioare la bărbații tineri activi fizic (Barboza et al., 2016), dar nu și cu un studiu pe adulți sedentari care a arătat că Fox și Tanaka-HRmax au supraestimat HRmax la adulții sedentari cu 2-4 bpm (Camarda et al., 2008). Camarda et al. (2008) au constatat că Tanaka-HRmax a supraestimat HRmax doar cu 1 bpm la bărbați. Tanaka-HRmax a furnizat valori mai apropiate de HRmax decât Fox-HRmax la adulții supraponderali (Franckowiak et al., 2011) și la tinerii activi fizic (Barboza et al., 2016). Pe de altă parte, Fox-HRmax a subestimat HRmax la adulții în vârstă (Whaley et al., 1992). La adulții de sex masculin, Tanaka-HRmax a subestimat HRmax cu 5 bpm, în timp ce nu a existat nicio diferență între Fox-HRmax și HRmax măsurată (Nikolaidis, 2015). Diferențele dintre rezultatele studiului de față și cele ale cercetărilor anterioare ar trebui atribuite adaptărilor fiziologice cronice ale maratonistelor de agrement la antrenamentul de anduranță. Zavorsky (2000) a evidențiat faptul că antrenamentul de anduranță are ca rezultat scăderea HRmax din cauza unor factori extrinseci/autonomici (de exemplu, expansiunea volumului plasmatic) și intrinseci/neautonomici (de exemplu, alterarea electrofiziologiei nodului sinoatrial).

Interacțiunea moderată sex × metodă de evaluare asupra HRmax a indicat faptul că sexul ar trebui luat în considerare în predicția HRmax. Femeile maratoniste au fost mai tinere cu 3,6 ani și au avut o HRmax măsurată cu 4,1 bpm mai mică decât bărbații, ceea ce indică o HRmax relativ mai mică dacă sexele au fost asortate din punct de vedere al vârstei. Această observație a fost în concordanță cu un studiu anterior care a arătat o diferență în HRmax între sexe (Hakki și colab., 1983).

RHmax măsurată este în concordanță cu constatările anterioare asupra oamenilor potriviți din punct de vedere al vârstei (Arena și colab., 2016); cu toate acestea, variația în eșantionul nostru a fost mai mică, ceea ce ar trebui să fie atribuit omogenității eșantionului. Pe de altă parte, pantele regresiilor liniare au sugerat că HRmax scade mai repede la bărbați decât la femei, ceea ce a fost în dezacord cu un studiu anterior pe adulți sănătoși care a arătat tendința opusă (Shargal et al., 2015). O explicație a acestei discrepanțe ar putea fi caracteristica diferită a eșantioanelor (vârstă și sport).

O limitare a studiului de față a fost faptul că s-a axat pe predicția HRmax doar pornind de la vârstă, excluzând alți parametri care ar putea îmbunătăți acuratețea predicției. De exemplu, Barboza et al. (2017) au recomandat o ecuație care include vârsta și HR la 150 W obținută în timpul unui GXT pe un ergometru pentru biciclete la bărbați adulți tineri sănătoși. Într-un alt studiu, modul de exercitare, nivelul de fitness, continentul și vârsta au fost factori de predicție a HRmax (Londeree și Moeschberger, 1982). În plus, este nevoie de prudență pentru a generaliza valorile obținute în GXT în laborator la alte contexte, de exemplu, teste pe teren, antrenamente și competiții, deoarece acestea din urmă ar putea induce valori mai mari (Coutinho et al., 2017). Cu toate acestea, punctul forte al prezentului studiu a fost noutatea sa, deoarece a fost primul care a fost contactat pe alergători de maraton de agrement. Având în vedere numărul tot mai mare al celor care participă la cursele de maraton, constatările noastre au o mare valoare practică în scopul testării și antrenamentului. În ciuda setărilor diferite în laborator și pe teren, studiile comparative nu au observat nicio diferență (Krautgasser et al., 2011; Alemdaroglu et al., 2012) sau o diferență practic neglijabilă (Meyer et al., 2003) în HRmax între aceste două condiții. Prin urmare, constatările studiului de față ar putea fi aplicate atât în condiții de laborator, cât și pe teren, de exemplu, în sesiunile de antrenament de alergare în aer liber. În plus, fiziologii de efort care efectuează teste de efort ar trebui să beneficieze de aceste cunoștințe pentru a evalua corect FC ca și criteriu de realizare a VO2max.

Concluzii

Pe baza prezentelor constatări, recomandăm utilizarea în continuare a formulei lui Tanaka la bărbații maratoniști de agrement cu caracteristici de antrenament similare cu cele ale participanților la prezentul studiu. În plus, fiziologii de exerciții fizice și oamenii de știință din domeniul sportului ar trebui să ia în considerare diferențele observate între diferitele metode de evaluare atunci când efectuează teste de exerciții fizice sau prescriu un program de antrenament bazat pe HR.

Contribuții ale autorilor

PN a efectuat analizele de laborator, analizele statistice și a redactat manuscrisul; TR și BK au ajutat la redactarea manuscrisului.

Declarație privind conflictul de interese

BK a fost angajat de Medbase St. Gallen Am Vadianplatz.

Ceilalți autori declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

.