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Introdução

    O aspecto fisiológico é essencial para se compreender, de forma mais clara, os eventos relacionados ao crescimento e desenvolvimento de crianças e adolescentes, engajados na prática regular de exercícios físicos, com o objetivo de performance desportiva ou de promoção de saúde. A aptidão aeróbia não é a única responsável pela performance desportiva em todas as modalidades, porém é inegável a sua contribuição para bons desempenhos físicos e para a promoção da saúde¹.

    Conseqüentemente, melhorar a capacidade aeróbia de crianças e adolescentes é essencial, não apenas para resultados imediatos, mas principalmente porque, indivíduos que são treinados durante a infância e adolescência, apresentam maior capacidade aeróbia durante a fase adulta^2,3. Vale ressaltar, que melhorar a capacidade aeróbia, não significa apenas treinar aerobiamente.

    Comparado com estudos sobre treinamento em adultos, pouco se sabe sobre a treinabilidade do sistema cardiorrespiratório em jovens⁴ a grande maioria dos estudos se preocupa em descrever ajustes fisiológicos provenientes de uma única sessão de treino (efeito agudo), poucos são os estudos que conseguem relatar possíveis aclimatações (efeito crônico) provenientes da sistematização do treinamento.

    Certamente, as lacunas encontradas na literatura, têm haver com o fato de que algumas (senão todas) modificações morfológicas e funcionais, esperadas como efeito do treinamento, caminham na mesma direção do que é esperado pelo processo de maturação biológica ⁵. Para Naughton e colaboradores (2000)⁴, é difícil determinar até onde o treinamento interfere no desenvolvimento e até onde o desenvolvimento interfere no treinamento.

    Desta forma, o objetivo desse artigo não é quantificar a colaboração do processo de maturação ou do treinamento, mas, discutir as modificações observadas no sistema cardiorrespiratório durante o desenvolvimento de crianças e adolescentes envolvidos em programas de treinamentos físicos.

    Em repouso, o sistema cardiovascular é o responsável por integrar todas as funções do corpo, transportando oxigênio e nutrientes para os músculos ativos, retirando os co-produtos metabólicos e regulando a temperatura corporal, durante o exercício, a função é a mesma, porém de forma mais exacerbadas. Devido esta maior demanda cardiovascular, são verificadas alterações na freqüência cardíaca (FC), volume sistólico (VS), débito cardíaco (DC), pressão arterial sistêmica (PA) e alterações ventilatórias. A seguir, serão descritos os ajustes ocorridos em crianças e adolescentes durante o esforço.

Freqüência Cardíaca

    A FC é o parâmetro mais comum utilizado no controle de intensidade do treinamento físico. A FC de repouso vai decrescendo frente ao processo de desenvolvimento, desta forma, crianças e adolescentes apresentam maiores valores de FC basal do que adultos jovens. Em resposta ao exercício progressivo, jovens atletas apresentam semelhante padrão de aumento linear ao observado em adultos, porém, crianças possuem maiores valores de FC tanto em repouso quanto para cargas relativas (figura 1)⁶.

Figura 1. Comportamento da freqüência cardíaca em crianças e adultos durante exercício continuo progressivo. Retirado de Prado et al (2006)6

    Essa maior atividade no ritmo cardíaco, observada para uma mesma demanda de trabalho, pode ser explicada morfologicamente, por um mecanismo compensatório que busca amenizar o menor volume do coração e volume sangüíneo que conseqüentemente levam a criança a um menor volume de ejeção sistólico⁷.

    Metabolicamente, tal padrão pode estar associado a um maior acúmulo de subprodutos observado em jovens, o que leva a uma maior ativação dos quimioreceptores periféricos, que por sua vez, estimulam as regiões bulbares a aumentar estímulos aferentes simpáticos, que elevam a FC. Acredita-se, que este maior acúmulo de metabólitos esteja relacionado a uma menor quantidade absoluta de massa muscular envolvida na contração⁸, desta forma, assim como em adultos, uma maior FC cardíaca é observada quando o exercício é realizado por pequenos grupos musculares.

    Segundo Roberts (2007)⁹ quanto mais jovem o indivíduo, menor é sua capacidade de dissipação de calor corporal (termoregulação), devido à maturação incompleta dos mecanismos de sudorese, perdendo muito mais calor pelas vias convecção e radiação^10,11, desta forma, ocorre um aumento do fluxo sanguíneo para a pele à custa do volume sanguíneo central, o que colabora para a maior FC observada nesta população.

Volume Sistólico

    O volume sistólico (VS) é a quantidade de sangue ejetada pelo ventrículo esquerdo a cada batimento cardíaco, de acordo com a lei de Frank-Starling, o trabalho ventricular esquerdo é diretamente proporcional ao tamanho diastólico final, ou seja, quanto maior a quantidade de sangue que chegar ao ventrículo esquerdo, maior será a quantidade ejetada ¹². Desta forma não é difícil concluirmos, que crianças apresentam um menor VS em repouso, ao contrário do acima mencionado para a FC, este menor VS pode ser explicado por um menor volume ventricular quanto comparado a adultos (figura 2)⁷.

Figura 2. Comportamento do Volume Sistólico em crianças e adultos durante exercício continuo progressivo. Retirado de Prado et al (2006)6

    Durante o exercício, o VS apresenta um comportamento curvilíneo (platô) semelhante ao de adultos, o que pode ser explicado por uma redução na resistência periférica total (RPT), que reduz a pós-carga (pressão arterial), facilitando a ejeção do sangue, dessa forma, exercícios envolvendo grandes grupos musculares produzem maiores aumentos no VS. Outro fator a ser considerado é que o exercício (principalmente aeróbio) eleva o retorno venoso, aumentando a pré-carga, esta maior quantidade de sangue chegando no ventrículo esquerdo, promove uma maior distenção das fibras ventriculares aumentando a produção de força contrátil (controle inotrópico) o que acarreta o maior VS ^13,14.

    Os possíveis mecanismos sugeridos para essa menor atividade sistólica observada em crianças são:

• Menor volume cardíaco e sangüíneo^7,15;

• Níveis mais baixos de catecolaminas circulantes¹⁶;

• Menor responsividade dos receptores beta-adrenérgicos¹⁷;

• Menor inotropismo das células miocárdicas⁸.

Débito Cardíaco

    Débito Cardíaco (DC) é a quantidade de sangue bombeada pelo coração por minuto, ou seja, é a quantidade de sangue ejetada a cada batimento cardíaco vezes a quantidade de batimentos por minuto, matematicamente o DC é expresso pela fórmula: DC = FC x VS. Em repouso, o DC apresenta-se ligeiramente reduzido em crianças, tal alteração depende do estágio de desenvolvimento, de modo que, o baixo VS das crianças mais novas é compensado por uma maior FC, fazendo com que o DC seja semelhante e estável em aproximadamente 5 l/min^-1 em todas as idades¹².

    Esta variável apresenta menores valores na população pediátrica, para todos os níveis de intensidade de exercício. O incremente linear do DC durante o exercício dinâmico é proporcional à necessidade de perfusão muscular, desta forma, o DC máximo pode atingir valores de 25 l/min^-1 e 15 l/min^-1, em adultos e crianças respectivamente¹⁸ (figura 3).

Figura 3. Comportamento do Débito Cardíaco em crianças e adultos durante exercício continuo progressivo. Retirado de Prado et al (2006)6

    Independente da modalidade de exercício (esteira ou bicicleta), verifica-se uma diferença de até 2,9 L/min, entre crianças e adultos para uma dada demanda submáxima de exercício. Com relação aos valores máximos, observa-se um aumento de 12,5 l/min para 21,1 l/min em meninos com idade entre 10 e 20 anos¹⁹. Segundo Malina e Bouchard (1991)¹⁵ as dimensões do coração aumentam no transcorrer da idade até o alcance da maturação biológica paralelamente ao crescimento da massa corporal, e este aumento está relacionado tanto com a elevação do VS quanto do DC.

Pressão Arterial

    Pressão arterial sistêmica (PA) é a força exercida pelo sangue contra as paredes arteriais, a PA é o produto do DC pela resistência periférica total (RPT), matematicamente é expressa pela equação: PA = DC x RPT. Existem 3 medidas de PA, a pressão arterial sistólica, a diastólica e a pressão arterial média²⁰.

    A PA é uma das variáveis utilizadas para verificar a resposta cardíaca e intensidade do exercício de maneira indireta. Uma vez que a PA é diretamente proporcional ao DC, crianças apresentam valores menores de PA em repouso, que aumentam progressivamente de acordo com o estágio maturacional²¹.

    Como resposta normal da PA frente ao exercício máximo até a exaustão, verifica-se que a PA sistólica não excede 200 mmHg, enquanto que a PA diastólica usualmente não se altera ou diminui ligeiramente em adolescentes²². Neste sentido, Becker e colaboradores²¹ demonstram que a PA sistólica eleva-se e a diastólica diminui em resposta ao exercício em esteira, com protocolo em rampa em indivíduos de 10 a 19 anos de idade, entretanto, os maiores aumentos na PA sistólica são observados em meninos após a puberdade, fatores como idade, estatura e massa corporal, interferem diretamente na reposta pressórica. Com relação a PA diastólica, verifica-se correlação apenas com a idade.

Consumo de Oxigênio

    Consumo de oxigênio (VO₂) é a capacidade do organismo de captar (sistema respiratório), transportar (sistema cardiovascular) e utilizar (sistema muscular) oxigênio. A medida mais utilizada para se analisar o estado funcional do sistema de transporte de oxigênio, em todas as populações, é o consumo máximo de oxigênio (VO₂max), que é a capacidade máxima do organismo em captar, transportar e utilizar oxigênio, e pode ser expresso tanto em valores absolutos (ml/min^-1) ou relativos (ml/kg/min^-1)¹².

    A maioria das crianças não apresenta um platô na captação de oxigênio frente a um esforço máximo, o que dificulta a determinação do VO₂max, desta forma, parece ser mais apropriado denominar a maior captação de oxigênio durante um esforço máximo voluntário como pico de consumo de oxigênio (VO₂pico).

    Indivíduos mais jovens tendem a apresentar maiores valores iniciais de VO₂pico que adultos1, esta diferença pode ser atribuída a maior capacidade das crianças em utilizar oxigênio como substrato energético, provavelmente devido a uma maior quantidade de fibras musculares esqueléticas tipo I, maior densidade mitocondrial, maior concentração e atividade catalítica de enzimas oxidativas (isocitrato desidrogenase, fumarase e malato desidrogenase) e maior capilarização²³.

    Outro fator que pode explicar o maior VO₂pico de crianças, é que entre os 7 e 12 de idade, elas tendem a ser fisicamente mais ativas, o que de alguma forma, proporcionaria uma melhora no sistema de captação de oxigênio. Crianças ativas ou engajadas em programas de treinamento aeróbio, apresentam maiores valores de VO₂max na fase adulta².

    Normalmente crianças possuem um VO₂ consideravelmente alto, com valores variando entre 48 e 58 ml/kg/min^-1, vale ressaltar que indivíduos adultos bem treinados apresentam valores médios por volta de 42 ml/kg/min^{-1 24}. Atletas adolescentes de alto nível apresentam VO₂ aproximadamente 20% maiores que seus pares não atletas, tal diferença é muito pequena, se compararmos com atletas adultos que podem apresentam VO₂ 100% maior de os indivíduos sedentários²⁵.

    Apesar do VO₂max ser o parâmetro mais utilizado para se determinar performance aeróbia, ele parece não ser o mais adequado, o limiar anaeróbio (LA) apresenta uma melhor correlação com o desempenho atlético em provas de longa distância em adultos, entretanto existem pouquíssimas informações sobre este aspecto em indivíduos mais jovens, porém, existem evidencias de que crianças apresentem o LA em cargas relativas de trabalho mais altas.

    A maturação é um dos fatores que influenciam o LA. Conforme, anteriormente descrito, crianças apresentam um maquinário metabólico favorável ao metabolismo oxidativo, com limitada capacidade glicolítica. A possível razão para explicar que crianças apresentem um limiar anaeróbio mais alto está nas características da sua musculatura esquelética, nos níveis mais baixos de testosterona, na capacidade oxidativa relativamente mais alta e uma limitação em relação ao metabolismo glicolítico e, consequentemente, à produção de lactato²⁶.

    Em resposta ao processo maturacional, pode-se observar um aumento dos níveis de testosterona com o avanço da idade, principalmente após os 14 anos de idade para garotos. A testosterona age na musculatura esquelética aumentando a porção relativa de fibras do tipo II bem como a atividade da enzima fosforilase, que é um indicador da capacidade glicolítica, desta forma, após o aumento da liberação deste hormônio, os indivíduos apresentam uma diminuição na capacidade aeróbia e aumento da capacidade anaeróbia, com conseqüente aumento da produção de lactato²⁷.

Efeitos do treinamento no sistema cardiorrespiratório

    A maioria dos estudos sobre treinamento de endurance, tem como principal objetivo analisar alterações no VO₂pico, mesmo não sendo esta a única variável importante para este sistema cardiorrespiratório. O tipo de resultado encontrado nos diferentes trabalhos, depende principalmente das características do treinamento ao qual, crianças e adolescentes são submetidos.

    De uma maneira geral, o treinamento aeróbio melhora o VO₂pico por volta de 10% em crianças e adolescentes. Esta porcentagem de melhora é muito menor do que a encontrada em indivíduos adultos¹. Tais respostas podem ser parcialmente explicadas pelos maiores valores iniciais encontrados em crianças e adolescentes, o que certamente, reduz o delta de variação, ou seja, quanto mais treinado, menos treinável. Desta forma, parece haver uma diminuição da treinabilidade aeróbia durante o crescimento puberal²⁸.

    Algumas evidências sugerem que os melhores resultados aeróbios são encontrados em indivíduos pós-púberes pela interação dos fatores responsáveis pela aptidão cardiorrespiratória, como: aumento da massa magra, maior capacidade de transportar oxigênio e maior débito cardíaco. Estas alterações estão relacionadas tanto ao processo maturacional quanto aos efeitos do treinamento⁴.

    A magnitude da melhora do VO₂pico depende do tipo de programa de treinamento utilizado. Os programas de treinamentos devem ser estruturados de forma correta, com uma relação perfeita entre: intensidade do exercício, duração e recuperação; duração total do período de treinamento; freqüência das sessões (densidade) e aptidão física inicial²⁹.

    A seguir discutiremos cada um dos pontos mencionados.

Freqüência e duração

    A maioria dos trabalhos utiliza uma freqüência semanal de 3 a 4 sessões de treinamento, porém 2 sessões semanais já podem ser suficientes para promover boas adaptações aeróbias. Importante ressaltar, que, diferentemente do que se observa em adultos, em indivíduos pré e circupumberais, as melhoras no VO₂ pico parecem ser dose dependente, ou seja, quanto mais sessões de treinamento, melhores os resultados.

    A duração de cada sessão de treinamento varia muito na literatura específica, podendo alternar de 5 até 90 minutos. Como esperado, a duração de treino mais utilizada é de 30 minutos. Neste sentido, Baquet e colaboradores (2003)³⁰, segurem que 3 ou 4 sessões semanais, com duração aproximada de 30 minutos a 60 minutos, parecem ser a melhor opção para melhorar o VO2 pico. Para a mesma freqüência e duração, as melhoras no VO₂ são independente do estágio de maturação.

Período de treinamento

    O período total de treinamento geralmente varia de 4 semanas até 18 meses. Não é claro o efeito do período de treinamento sobre a melhora da capacidade aeróbia³¹, por exemplo, após 18 meses de treinamento, encontraram uma melhora de 18% no VO₂pico, exatamente o mesmo valor encontrado por Docherty e colaboradores²⁹, após apenas 4 semanas. Desta forma, o período total de treinamento não parece ser um fator decisivo na melhora da aptidão cardiorrespiratória.

Intensidade e Modo de Treinamento

    Geralmente, a intensidade de exercício é definida como percentual da freqüência cardíaca máxima (FCMax), está variável está longe de ser a melhor, mais sem dúvida alguma é a mais utilizada, inclusive na literatura especializada. Ao contrário do comportamento observado com relação à freqüência e a duração do treino, para a mesma intensidade relativa de treinamento, crianças circupumberais apresentam maiores alterações no VO₂ do que crianças pré-puberais, indiferente do modo de exercício a que são submetidas³⁰.

    Os protocolos de treinamento direcionados a crianças e adolescentes são predominantemente compostos por exercícios contínuos de baixa intensidade, porém é crescente o número de estudos utilizando-se de métodos intermitentes com intensidades superiores às associadas ao VO₂pico, e claro, ainda existe a possibilidade de associação entre os protocolos contínuos e intermitentes³⁴.

Treinamento Contínuo

    Apenas 50% dos programas contínuos de treinamento em crianças e adolescentes apresentam alguma melhora aeróbia, quando a intensidade utilizada é maior que 80%FCmax, com intensidades menores que 80%FCmax, este percentual de melhora cai para 20%. Protocolos contínuos de baixa intensidade parecem ser adequados apenas para crianças e adolescentes com baixo nível inicial de aptidão física²⁵.

    Massicotte & Macnab³³, em um estudo pioneiro, analisaram crianças que treinaram por 12 minutos, 3 vezes por semana durante 6 semanas em intensidades relativas entre 66-72%, 75-80% e 88-93%FCmax, apenas o grupo que treinou em maior intensidade (+ 90% FCmax) apresentou melhoras significativas no VO₂pico, enquanto que na menor intensidade, nenhuma melhora foi observada. A maior parte dos trabalhos encontram resultados positivos com intensidades de trabalho entre 80 -100% FCmax.

    Crianças e adolescentes, treinadas em protocolos contínuos, necessitam de intensidades acima de 80% FCmax para promover melhoras na aptidão aeróbia. Porém, neste tipo de metodologia a maior dificuldade é a aderência à prática, este padrão de baixa aderência pode explicar os péssimos resultados obtidos pela maioria dos profissionais, mesmo quando sessões extras de exercício são adicionadas³⁴.

Treinamento Intervalado

    Assim como no treinamento contínuo, 50% dos trabalhos com treinamento intervalado não são eficientes em melhorar o VO₂. Protocolos intermitentes com longos períodos de atividade e intensidade abaixo de 100%FCmax, geralmente não afetam a resposta aeróbia, por exemplo, 3 séries de corridas com 3 minutos de duração e intensidade de 90%FCmax, com 1 minuto de recuperação passiva entre cada série, não elevam a performance aeróbia de jovens atletas. A relativa baixa intensidade associada ao baixo volume de treinamento, provavelmente não são suficientes para incrementar o VO₂³⁵.

    Crianças realizam somente 5% de suas atividades físicas diárias em alta intensidade (acima do limiar anaeróbio) por curtíssimos períodos de 15 segundos³⁶. Neste sentido, Baquet e colaboradores³⁰ observaram grandes melhoras no VO₂pico, em crianças submetidas a curtos estímulos, com duração de 10-20 segundos, em altas intensidades, seguidos por igual período de recuperação. Assim, existem indícios que protocolos de exercício intervalados devem alternar períodos de curta duração (exercício/recuperação), com altíssimas intensidades (próximas ou acima do VO₂max).

Considerações finais

    Apesar de existirem muitas semelhanças no comportamento cardiorrespiratório entre crianças, adolescentes e adultos em resposta ao exercício físico, é essencial que levemos em consideração a fase de desenvolvimento do praticante, para uma prescrição mais precisa e adequada às reais necessidades do público infantil, não apenas com o objetivo de uma melhora imediata do sistema cardiorrespiratório, mais principalmente, auxiliar no pleno desenvolvimento do praticante, para que ele possa suportar cargas mais elevadas de trabalho na fase adulta e conseqüentemente conseguir melhores resultados, tanto no âmbito esportivo quanto no âmbito da promoção da saúde.

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