Adaptações neuromusculares de extensores de joelho ao treinamento excêntrico em dinamômetro isocinético

Abstract

O exercício excêntrico é utilizado como uma estratégia de treinamento de força em atletas e sujeitos saudáveis de diferentes faixas etárias. Esse tipo de exercício também é largamente difundido na área da reabilitação musculoesquelética, sendo o quadríceps femoral o músculo mais frequentemente investigado devido à sua relevância clínica. O tema dessa tese de Doutorado é a adaptação do sistema neuromuscular ao treinamento excêntrico de extensores de joelho. No Capítulo I, um estudo de revisão procurou descrever os diferentes métodos empregados pelos cientistas para o treinamento excêntrico de extensores de joelho, assim como avaliar as adaptações neurais, morfológicas e na produção de força muscular de sujeitos saudáveis. Após busca sistematizada nas bases de dados, 26 estudos foram incorporados ao nosso estudo de revisão. Os programas de treinamento excêntrico realizados em dinamômetro isocinético e em equipamentos isotônicos (leg-press e cadeira extensora de joelho) foram descritos e discutidos. Os resultados desses estudos indicam um efeito positivo do treinamento excêntrico sobre a força e a ativação muscular, especialmente em testes excêntricos, assim como uma significativa resposta hipertrófica. Porém, resultados conflitantes e lacunas identificadas na literatura incentivaram a realização de dois estudos originais para verificar: (1) o comportamento temporal das adaptações neurais e morfológicas ao treinamento excêntrico de extensores de joelho e suas contribuições para os ganhos de força (Capítulo II); e (2) as adaptações específicas de músculos sinergistas da extensão de joelho: reto femoral (RF) e vasto lateral (VL) (Capítulo III). Vinte homens saudáveis realizaram um período controle de quatro semanas sem treinamento, seguido por um programa de 12 semanas de treinamento excêntrico em dinamômetro isocinético. Avaliações de torque, eletromiografia e ultrassonografia de extensores de joelho foram realizadas a cada quatro semanas. Um maior ganho de força foi verificado nos testes excêntricos, seguido pelos testes isométricos e concêntricos. A ativação muscular nos testes excêntricos e isométricos aumentou após quatro e oito semanas de treinamento, respectivamente, ao passo que os testes concêntricos não apresentaram alteração da atividade eletromiográfica. Os valores de espessura muscular, área de secção transversa anatômica e comprimento de fascículo aumentaram após quatro e oito semanas de treinamento, mas não modificaram entre a oitava e a 12ª semana de intervenção. As adaptações na geometria fascicular dos músculos RF e VL foram semelhantes ao longo do programa de treinamento. Nossos achados sugerem que: (1) existe um forte efeito da especificidade do exercício excêntrico sobre os aumentos de força e ativação muscular; (2) os ganhos de força excêntrica e isométrica até a oitava semana de treinamento estão relacionados a adaptações neurais e morfológicas mensuráveis, enquanto outros mecanismos podem estar relacionados aos ganhos nas quatro últimas semanas de intervenção; (3) o ganho de força concêntrica não é afetado por adaptações neurais; (4) o treinamento excêntrico aumenta o comprimento, mas não o ângulo de penação fascicular; (5) as adaptações na arquitetura muscular podem ocorrer nas primeiras semanas de treinamento; e (6) apesar das diferenças estruturais e funcionais, RF e VL apresentam índices semelhantes de adaptação.

Eccentric exercise is used as a strategy for strength training in athletes and healthy subjects with different ages. This type of exercise is also frequently used in musculoskeletal rehabilitation, and the quadriceps femoris is the most frequently investigated muscle due its clinical relevance. The theme of this PhD thesis is the adaptation of the neuromuscular system to knee extensor eccentric training. In Chapter I, a review study aimed at describing the different methods employed by scientists for knee extensor eccentric training, as well as for evaluating the neural, morphological and muscular strength adaptations in healthy subjects. After a systematized search in related data bases, 26 studies were incorporated to our review study. Eccentric training programs performed in isokinetic dynamometers and isotonic devices (leg-press and knee extension chair) were described and discussed. Results from these studies indicate a positive effect of eccentric training on muscle strength and activation, especially in eccentric tests, as well as a significant hypertrophic response. However, conflicting results and gaps observed in the literature encouraged us to perform two original studies to verify: (1) the time course of neural and morphological adaptations to knee extensor eccentric training and their contribution to strength gains (Chapter II); and (2) the specific adaptive responses from synergistic knee extensor muscles: rectus femoris (RF) and vastus lateralis (VL) (Chapter III). Twenty healthy men performed a four-week control period without training, followed by a 12-week eccentric training on an isokinetic dynamometer. Knee extensor evaluations of torque, electromyography and ultrasonography were made every four weeks. A higher strength increase was observed in eccentric tests, followed by isometric and concentric tests. Muscle activation in eccentric and isometric tests increased after four and eight weeks of training, respectively, while the concentric tests presented no change in the electromyographic activity. Muscle thickness, anatomical cross-sectional area and fascicle length values increased after four and eight weeks of training, but did not change between the eighth and twelfth intervention week. Adaptations in RF and VL fascicular geometry were similar throughout the training program. Our findings suggest that: (1) there is a strong specificity effect of eccentric exercise on increases in muscle strength and activation; (2) eccentric and isometric strength gains up to the eighth week of training are related to measurable neural and morphological adaptations, while other mechanisms may be related to strength increase in the last four weeks of intervention; (3) concentric strength gain is not affected by neural adaptations; (4) eccentric training increases fascicle length, but not pennation angle; (5) muscle architecture adaptations may occur in the first weeks of training; and (6) despite the structural and functional differences, RF and VL present similar adaptation levels.