HIIT DE CURTO PRAZO NÃO PROMOVE ESTRESSE OXIDATIVO OU DANOS MUSCULARES

RESUMO

Introdução:

O treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) é um método muito utilizado atualmente.

Objetivo:

O presente estudo objetivou avaliar os efeitos do HIIT em curto prazo sobre marcadores de estresse oxidativo e dano muscular em ratos.

Métodos:

A amostra consistiu em ratos Wistar com 60 dias de idade, divididos em dois grupos: grupo controle (n = 8) e grupo HIIT (n = 8). O treinamento consistiu em quatorze sessões de natação de 20 segundos (com cargas equivalentes a 14% do peso corporal) com intervalos de 10 segundos entre cada sessão, realizadas por 12 dias consecutivos.

Resultados:

O HIIT induziu uma redução (-17,75%) das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (um marcador de estresse oxidativo) no tecido hepático (p = 0,0482). Houve também redução (-31,80%) no grupo HIIT no nível de enzima superóxido dismutase no fígado (p = 0,0375). No entanto, não houve diferenças entre os grupos com relação a catalase, glutationa peroxidase, glutationa redutase, teor total de sulfidrilas SH, hidroperóxidos ou proteínas carboniladas no tecido hepático. Nenhuma diferença significativa foi encontrada em qualquer um desses mascadores no músculo gastrocnêmio. Os marcadores de lesão muscular, creatinina quinase e lactato desidrogenase, também foram semelhantes entre os grupos no gastrocnêmio.

Conclusão:

Foi possível concluir que o HIIT de curta duração não causa estresse oxidativo ou dano muscular. Nível de evidência I; Estudo clínico randomizado de alta qualidade com ou sem diferença estatisticamente significante, mas com intervalos de informação estreitos.

Descritores:
Treinamento Intervalado de Alta Intensidade; Estresse oxidativo; Fígado; Músculos

ABSTRACT

Introduction:

High intensity interval training (HIIT) is a method that is widely used today.

Objective:

The present study aimed to evaluate the effects of HIIT on markers of oxidative stress and muscle damage in rats.

Methods:

The sample consisted of 60-day-old Wistar rats, divided into two groups: a control group (n=8) and an HIIT group (n=8). The training consisted of fourteen 20-second swimming sessions (loaded with weights equivalent to 14% of their body weight) with 10-second intervals between each session, performed for 12 consecutive days.

Results:

HIIT induced a reduction (−17.75%) in thiobarbituric acid reactive substances (an oxidative stress marker) in hepatic tissue (p=0.0482). There was also a reduction (−31.80%) in the HIIT group in the level of superoxide dismutase enzyme activity in the liver (p=0.0375). However, there were no differences between the groups in catalase, glutathione peroxidase, glutathione reductase, the total content of SH sulfhydryls, hydroperoxides, or carbonylated proteins in the hepatic tissue. No significant differences were found in any of these markers in the gastrocnemius muscle. The muscle damage markers creatinine kinase and lactate dehydrogenase were also similar between the groups in the gastrocnemius.

Conclusion:

The conclusion was that that short-term HIIT does not cause oxidative stress or muscle damage. Level of evidence I; High-quality randomized clinical trial with or without statistically significant difference, but with narrow confidence intervals.

Keywords:
High-Intensity Interval Training; Oxidative stress; Liver; Muscle

RESUMEN

Introducción:

El entrenamiento en intervalos de alta intensidad (HIIT) es un método muy utilizado actualmente.

Objetivo:

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar los efectos del HIIT en corto plazo sobre marcadores de estrés oxidativo y daño muscular en ratones.

Métodos:

La muestra consistió en ratones Wistar con 60 días de edad, divididos en dos grupos: grupo control (n = 8) y grupo HIIT (n = 8). El entrenamiento consistió en catorce sesiones de natación de 20 segundos (con cargas equivalentes a 14% del peso corporal) con intervalos de 10 segundos entre cada sesión, realizadas durante 12 días consecutivos.

Resultados:

El HIIT indujo una reducción (-17,75%) de las sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (un marcador de estrés oxidativo) en el tejido hepático (p = 0,0482). También hubo reducción (~31,80%) en el grupo HIIT en el nivel de enzima superóxido dismutasa en el hígado (p=0,0375). Sin embargo, no hubo diferencias entre los grupos con relación a catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión reductasa, tenor total de sulfhidrilos SH, hidroperóxidos o proteínas carboniladas en el tejido hepático. No fue encontrada ninguna diferencia significativa en ninguno de esos marcadores en el músculo gastrocnemio. Los marcadores de lesión muscular, creatinina quinasa y lactato deshidrogenasa también fueron similares entre los grupos en el gastrocnemio.

Conclusión:

Fue posible concluir que el HIIT de corta duración no causa estrés oxidativo o daño muscular. Nivel de evidencia I; Estudio clínico aleatorizado de alta calidad con o sin diferencia estadísticamente significativa, pero con intervalos de información estrechos.

Descriptores
Entrenamiento de Intervalos de Alta Intensidad; Estrés oxidativo; Hígado; Músculos

INTRODUÇÃO

O treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) é caracterizado por períodos de exercício vigoroso intercalados com períodos de repouso absoluto ou intervalos de baixa intensidade de recuperação ativa ^1,2,3 . Durante o exercício, ocorre um aumento do fluxo de oxigênio para a musculatura esquelética, o que por sua vez favorece a formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) ^4,5,6 .

O estresse oxidativo (EO) é causado por um desequilíbrio entre as reações de oxidação / redução. O desequilíbrio é causado pelo aumento da produção de ROS que excede a capacidade antioxidante do tecido. O excesso de ROS favorece as reações de oxidação e, consequentemente, o dano celular ^6,7 . Esses eventos, juntamente com as respostas inflamatórias pós-exercício, podem resultar em dano muscular ⁸ . O grau de dano muscular e inflamação são proporcionais à intensidade do exercício ⁹ .

No protocolo usado por Terada et al. ¹⁰ , os animais foram submetidos a sobrecargas equivalentes a 14% do peso corporal e, segundo os autores nesta sobrecarga, já é suficiente sobrepor uma intensidade de 80% do VO2máx dos animais. Estudos anteriores ^11–14 identificaram que o uso dessa carga já é considerado de alta intensidade para ratos. Além disso, Ramos-Filho et al. ¹⁵ e Pimenta et al. ¹⁶ utilizaram o mesmo protocolo de Terada et al. ¹⁰ . Nesse sentido, o controle da carga de treinamento é fundamental para o alcance de objetivos específicos, dentre eles, a melhora do desempenho, portanto, no desequilíbrio entre volume, intensidade e densidade na sessão de treinamento, é visível um aumento na concentração de espécies reativas de oxigênio (ROS), o que pode levar ao estresse oxidativo.

Um dos modelos de HIIT é o de baixo volume que se refere a sessões de treinamento de exercícios relativamente breves incidindo num tempo menor ou igual a 10 minutos de exercício intenso em uma sessão de treino com tempo menor ou igual a 30 minutos, incluindo aquecimento, períodos de recuperação entre intervalos e arrefecimento, da maneira que se for feita uma comparação com as diretrizes tradicionais de saúde pública o exercício semanal total e o tempo de treinamento é reduzido ¹ . Evidências com estudos ^1,2,17 relativamente pequenos e de curto prazo sugerem que o HIIT pode ter uma efetividade tão grande quanto o treinamento contínuo tradicional de intensidade moderada para induzir remodelação fisiológica, que por sua vez pode estar associada a marcadores de saúde melhorados, apesar de uma redução do tempo. Ainda que o HIIT tenha se tornado uma modalidade de treinamento popular para atletas, bem como para a população em geral, há ainda pouca informação sobre estresse oxidativo relacionado ao treinamento de curto prazo ^18,19 . Portanto, pouco se sabe dos efeitos do HIIT nos marcadores de estresse oxidativo, e ainda sobre a magnitude de alguns marcadores de danos oxidativos e musculares.

Alguns autores ^9,20–22 que avaliaram os efeitos do HIIT sobre marcadores de estresse oxidativo e danos musculares apresentam, em sua maioria, evidências em períodos intercalados entre as sessões, existindo ainda uma lacuna científica na literatura sobre os efeitos causados e da magnitude neste tipo de treinamento em sessões seguidas. Assim o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do HIIT de curto prazo sobre os marcadores de estresse oxidativo e danos musculares em ratos em sessões consecutivas.

MÉTODOS

Animais e desenho experimental

Foram utilizados 16 ratos machos da linhagem Wistar (Rattus norvegicus) com idade inicial de 60 dias, e mantidos sob condições ambientais de temperatura (24 ± 2° C) e ciclo claro-escuro de 12 horas, tendo acesso livre a água filtrada e ração padrão (Labina, Purina^®). Os animais foram alocados aleatoriamente em dois grupos: controle sedentário (n=08) e HIIT (n=08) e mantidos em gaiolas coletivas em grupos de quatro roedores. Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de Ética para Uso Animal na mesma instituição (15/2017), e estavam de acordo com as Diretrizes do Colégio Brasileiro de Experiências com Animais (COBEA).

Procedimentos

Adaptação ao exercício de natação

Os animais foram aclimatados e adaptados ao meio líquido a uma temperatura de 25 ° C ± 1 ° C em um tanque cilíndrico de 80 cm de profundidade e 80 cm de diâmetro ²³ . Na primeira semana, uma adaptação de 10 min foi realizada na água a uma profundidade de 10 cm. Nas duas semanas subsequentes, os animais tiveram a aplicação de pesos (contidos em saquinhos confeccionados com tecido de algodão e Velcro^®) presos ao peito durante o período de adaptação, diariamente por 10 dias; os pesos utilizados foram equivalentes a 0%, 1% e 2% do peso corporal, e cada animal foi submetido a 10 min de exercício de natação com 30 s de natação e 30 s de descanso entre as sessões de natação, para um total de 10 sessões. É importante ressaltar que o período de adaptação não foi capaz de induzir possíveis alterações fisiológicas devido às baixas intensidades de exercício utilizadas ²⁴ .

Protocolo de Exercício

O treinamento foi realizado segundo o protocolo adaptado de Terada et al. ¹⁰ que consistiu em 14 sessões de natação com duração de 20 segundos e intervalos de 10 segundos entre cada sessão, realizado durante 12 dias seguidos, sendo a carga de 14% do peso corporal e com 60 cm de água. Após cada sessão de treinamento todos os animais foram secos, para evitar complicações fisiológicas provenientes do frio e da umidade. Estudo anterior ¹⁴ identificou que a utilização desta carga já é considerada de alta intensidade para ratos.

Eutanásia e preparação dos tecidos

Após vinte e quatro horas do fim da última sessão do período experimental, os animais não estavam em estado de jejum e foram anestesiados com cetamina/xilazina (75mg/kg + 10mg/kg i.p) e o sangue (± 5mL) foi coletado através de punção cardíaca e então foram eutanasiados por dessangramento sob anestesia. Depois de recolhido foi imediatamente centrifugado a 800 g durante 15 minutos a 4 °C. O sobrenadante foi então armazenado em eppendorf a −80° C para análises adicionais dos marcadores de danos no tecido muscular. O fígado e o músculo gastrocnêmio foram removidos e em seguida, lavados 3 vezes com solução de 1,15% de KCL (Vetec, LTDA, Rio de Janeiro, Brasil), secos e pesados para análises posteriores dos marcadores de estresse oxidativo.

Avaliação dos marcadores de danos oxidativos

Na mensuração de produtos da peroxidação lípidica através do teste de substâncias reativas ao ácido tiubarbitúrico (TBARS) foi utilizado o método descrito por Bose et al. ²⁵ .

Para determinar os danos oxidativos causados nos tecidos, foram mensurados os produtos da lipoperoxidação, através da técnica de oxidação do xilenol orange, na qual ocorre a oxidação de íons ferroso (Fe2+) a íons férrico (Fe3+) sob condições ácidas, pelos hidroperóxidos lipídicos (HPx) ²⁶ . A concentração de proteínas no tecido hepático e muscular foi determinada em triplicata pelo método de Lowry ²⁷ .

Avaliação da atividade antioxidante enzimática e não enzimática

Para a determinação da atividade do superóxido dismutase (SOD) foi utilizado o método descrito por Madesh e Balasubramanian ²⁸ . Na determinação da catalase (CAT) o protocolo foi o de Nelson e Kiesow ²⁹ , a atividade da enzima foi expressa pela diferença da variação das absorbâncias (ΔE) /minuto/miligrama de proteínas ²⁹ .

A atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx) foi determinada de acordo com o método descrito por Paglia e Valentine ³⁰ . A atividade da glutationa redutase (GR) foi determinada de acordo com o método de Carlberg e Mannervik³¹. Para as sulfidrilas totais (SH), foi utilizado o método descrito por Sedlak e Lindsay³².

Determinação dos marcadores de danos musculares

A quantificação do dano tecidual causado pelo HIIT foi avaliada pela medição de marcadores enzimáticos de danos nos tecidos, como a creatina quinase (CK), o lactatodesidrogenase (LDH). Para quantificação, um kit comercial (Labtest^®, Lagoa Santa, Minas Gerais, Brasil) foi usado. Soro (20 μL) de cada animal foi homogeneizado em reagentes específicos a 37 ± 0,2 ° C, e as leituras foram realizadas usando um espectrofotômetro (Bioespectro Modelo SP-22 UV / Visible, Minas Gerais, Brasil) a um comprimento de onda de 340 nm.

Análise Estatística

Os dados obtidos foram expressos em média ± desvio padrão. A normalidade dos dados foi testada pelo teste de Shapiro-Wilk. Para avaliar a significância das diferenças entre as médias foi utilizado o teste t de Student para amostras não pareadas. Os valores foram considerados estatisticamente significativos quando p<0,05. Para todos estes procedimentos foi utilizado o programa estatístico GraphPad Prism versão 7.0 (GraphPad Software, San Diego, CA, E.U.A).

RESULTADOS

A avaliação dos marcadores de danos oxidativos nos tecidos hepático e muscular foram ilustrados na Tabela 1 . O TBARS teve uma redução em 17.75% no grupo HIIT em relação ao grupo controle no fígado (p=0,0482), no entanto não houve diferenças significativas para os hidroperóxidos (HPx) e proteínas carboniladas (PC). No músculo gastrocnêmio não foram encontradas diferenças significativas em nenhum destes marcadores.

Tabela 1
Efeitos do HIIT sobre marcadores de estresse oxidativos.

	CT (n = 08)	HIIT (n=08)	p (valor)
MDA
Fígado	10,81 ± 0,8178	8,891 ± 0,3431 *	0,0482
Músculo	7,496 ± 0,5215	6,893 ± 0,4350	0,3922
PC
Fígado	364,7 ± 23,11	317,5 ± 16,71	0,1197
Músculo	235,2 ± 13,90	233,4 ± 11,81	0,9212
HPx
Fígado	3,313 ± 0,3340	2,850 ± 0,2514	0,2873
Músculo	3,113 ± 0,1968	3,488 ± 0,2083	0,2117

• Os dados são apresentados como média e desvio padrão. Test t de Student.
• ^*
  Diferença significativa dentro do grupo (p <0,05).
• Malondialdeildo (MDA), proteínas carboniladas (PC) e hidroperóxidos (HPx).

Para a atividade antioxidante houve uma redução (-31.80%) da SOD no tecido hepático em animais submetidos ao HIIT quando comparado ao grupo controle (p=0,0375). Entretanto, não existiram na catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR), além da atividade não enzimática das sulfidrilas totais (SH). Não houveram alterações significativas na atividade antioxidante da SOD, CAT, GPx, GR e SH tecido muscular ( Tabela 2 ). Na avaliação dos marcadores dos danos musculares CK e LDH foram semelhantes entre os grupos, portanto sem alterações expressivas ( Tabela 3 ).

Tabela 2
Efeitos do HIIT sobre a atividade antioxidante.

	CT (n = 08)	HIIT (n=08)	p (valor)
SOD
Fígado	0,05188 ± 0,005426	0,03538 ± 0,004702 *	0,0375
Músculo	0,0355 ± 0,003322	0,03725 ± 0,004078	0,7443
CAT
Fígado	0,01571 ± 0,002514	0,0155 ± 0,002383	0,9517
Músculo	0,0215 ± 0,005207	0,01013 ± 0,002489	0,0534
GPx
Fígado	0,2825 ± 0,01906	0,3543 ± 0,04309	0,1347
Músculo	3,829 ± 1,638	1,18 ± 0,4813	0,1684
GR
Fígado	0,1238 ± 0,017	0,1171 ± 0,01629	0,7851
Músculo	0,2138 ± 0,02732	0,2475 ± 0,01849	0,3236
SH
Fígado	364,7 ± 23,11	317,5 ± 16,71	0,1197
Músculo	235,2 ± 13,90	233,4 ± 11,81	0,9212

• Os dados são apresentados como média e desvio padrão. Test t de Student.
• ^*
  Diferença significativa dentro do grupo (p <0,05).
• Superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), gluationa redutase (GR) e sulfidrilas (SH).

Tabela 3
Efeitos do HIIT sobre os marcadores de danos musculares no plasma.

	CT (n = 08)	HIIT (n=08)	p (valor)
CK	170 ± 35,28	194,3 ± 57,98	0,7757
LDH	64,76 ± 36,5	99,17 ± 22,5	0,4346

• Os dados são apresentados como média e desvio padrão. Test t de Student. creatina quinase (CK) e lactato desidrogenase (LDH).

DISCUSSÃO

De acordo com os resultados do presente estudo, o HIIT de curto prazo não promoveu danos oxidativos e nem musculares. Apesar de terem sidos avaliados alguns marcadores bioquímicos e de lesão tecidual não foram verificadas alterações significativas em vários destes marcadores quando comparados aos efeitos gerados pelo treinamento físico.

Sabe-se que o exercício físico melhora a capacidade dos sistemas de defesa antioxidante celular no sentido de uma neutralização nos aumentos de EROs, além disto que melhora o estado metabólico e a sensibilidade à insulina ² . Mas, a intensidade do exercício necessário para produzir as mudanças mais favoráveis na homeostase redox, o equilíbrio entre EROs e antioxidantes, ainda não foi observada ⁶ .

Para a avaliação de um dos indicadores de estresse oxidativo, utiliza-se a quantificação dos produtos da peroxidação lipídica através do método TBARS, que consiste na análise dos produtos finais como peróxidos lipídicos, malondialdeídos e demais aldeídos de baixo peso molecular ⁷ . No presente estudo houve uma menor produção dos malondialdeídos (MDA), corroborando com estes achados Bogdanis et al. ²⁰ que confirmaram esta informação em apenas nove sessões com um volume aproximado de 2 a 3 minutos de exercício em cada sessão num estudo realizado com humanos. Contudo, no estudo de Casuso et al. ²¹ para o marcador HPx também não encontraram alterações expressivas em nadadores de elite.

Nos resultados encontrados podemos ver reduções do TBARS e SOD no fígado, contrariando os achados de Songstad et al. ²² , que também investigaram os efeitos do HIIT em 15 sessões no tecido hepático de ratos, porém em corrida na esteira, e não identificaram diferenças significativas no modelo proposto.

Uma diminuição da capacidade total e aumento do nível do MDA, juntamente com um aumento da atividade do SOD são indicadores de estresse oxidativo ²⁰ . Afolayan et. al.³³demonstraram que quando as concentrações de ATP são diminuídas e as concentrações de ADP aumentadas, a SOD não se dissocia reduzindo suas concentrações mitocondriais. Esta redução da SOD após o protocolo de HIIT foi uma resposta inesperada e este mecanismo precisa ser melhor esclarecido, contudo, este fato pode ter ocorrido porque neste modelo de HIIT em natação pode ter ocorrido em algum momento por causa da hipóxia, uma vez que a limitação da disponibilidade de oxigênio pode reduzir a capacidade antioxidante ³ . Corroborando os resultados encontrados, Casuso et. al. ²¹ apenas 06 sessões de HIIT com modelo de natação em atletas também encontraram uma diminuição significativa da SOD em condições normais.

No presente estudo não houve aumento de PC, sugerindo deste modo que no grupo HIIT possa ter ocorrido um efeito protetor, sendo que em outros modelos de exercícios como por exemplo o futebol, a pliometria são evidenciados um aumento delas e do TBARS³⁴. No estudo de Mallard et al.³⁵que investigou os efeitos do HIIT durante 36 sessões em homens e mulheres também não encontraram diferença significativa, resultados que vem a corroborar com os resultados apresentados neste estudo mesmo com um número três vezes menor de sessões executadas.

As EROS podem ainda acometer diversos alvos celulares, tais como: DNA, proteínas, fosfolipídios de membrana e ácidos graxos poliinsaturados, favorecendo o extravasamento para o plasma de enzimas intracelulares como a CK e LDH ^4,5 . A CK é um importante marcador indireto de dano muscular ²⁰ e no presente estudo não houveram alterações significativas deste marcador. Cyprian (2017) destaca que o efeito relacionado ao treinamento e ao dano muscular depois do HIIT ainda não foi descrito com precisão.

Corrobando com o presente estudo, Horii et al.³⁶que utilizou o mesmo protocolo em 24 sessões e com carga de 16% do peso corporal, não encontraram diferenças significativas no marcador LDH.

De Araújo et al. ¹⁴ também não encontraram diferenças significativas nos marcadores CK e LDH, resultados bem similares aos achados deste estudo, porém eles utilizaram um exercício de salto em meio líquido e com carga do peso corporal acoplados ao dorso do animal.

Powers e Jackson ⁷ destacam que a enzima CAT reduz o peróxido de hidrogênio na água, impedindo assim a produção do radical hidroxila que pode ser extremamente prejudicial aos tecidos. No presente estudo, não houve diferença estatística entre os grupos CT e HIIT. No entanto, a expressão da CAT no exercício anaeróbico é controversa ⁷ . No estudo de Casuso et al. ²¹ , também não foram encontradas diferenças significativas.

No estudo de Mallard et al.³⁵, realizado em humanos, não foram encontradas diferenças significativas na enzima GPx. Corroborando ainda Songstad et al. ²² que também investigaram a mesma enzima em animais também não encontraram diferenças significativas, no entanto o modelo de exercício executado foi de 15 sessões no modelo em corrida na esteira.

Uma manutenção da capacidade de reparo antioxidante é uma resposta ao estresse oxidativo ⁴ , no entanto é evidenciado que não ocorreu um aumento da defesa antioxidante no presente estudo, uma vez que não houe alterações significativas nos tecidos hepático e muscular nos marcadores SH, CAT, GPX e GR no grupo HIIT. Importante destacar que os grupamentos sulfidrilas são estruturas associadas a proteínas sendo susceptíveis a danos oxidativos, sendo possível a quantificação e identificação do dano no tecido. No entanto, o alto nível de treinamento aumenta a capacidade do músculo esquelético para desintoxicar rapidamente a EROs produzida no músculo exercitado ⁷ .

De Araújo et al. ¹⁴ também não encontraram diferenças significativas na SH e nas enzimas SOD e CAT em ratos Wistar que foram submetidos a um modelo de HIIT com saltos dentro da água durante 36 sessões e também em 72 sessões. Pimenta et al. ¹⁶ , utilizando um protocolo de HIIT semelhante ao nosso estudo, porém com aumento gradual da carga em relação a porcentagem do peso corporal e em 24 sessões, também não encontraram diferenças significativas nas enzimas antioxidantes SOD, CAT, GPx e GR. Em outro estudo em corrida na esteira, Bowen et al.³⁷em 16 sessões também não acharam alterações expressivas no SOD, CAT e GPx.

CONCLUSÃO

De acordo com os resultados apresentados neste estudo podemos concluir que o HIIT de curto prazo não causou estresse oxidativo e nem danos musculares em ratos em doze sessões seguidas.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Jun 2021
• Data do Fascículo
  Apr/Jun 2021

Histórico

• Recebido
  15 Jul 2019
• Aceito
  18 Jan 2020