Respostas de temperatura muscular e corporal durante subidas e descidas

Objetivo principal: alterar a temperatura muscular independentemente da temperatura central e da pele, para investigar a existência de células nervosas sensíveis à temperatura no tecido muscular humano.

Em modelos animais de controle termorregulador, vários loci de sensação térmica foram identificados, inclusive no músculo, veias na pele e abdômen, coluna vertebral, via aérea superior, parede abdominal, esôfago inferior, estômago e intestino delgado. Em contraste com esses modelos animais, em modelos humanos de controle termorregulador, normalmente, apenas entradas térmicas do cérebro (geralmente representadas como temperatura "central", com medidas substitutas tomadas no esôfago, reto, intestino ou canal auditivo) são consideradas, juntamente com outras entradas da pele que modificam a sinalização cerebral central.

O número limitado de locais termicamente sensíveis reconhecidos em humanos provavelmente não se deve a um número verdadeiramente pequeno de loci termicamente sensíveis, mas sim devido à dificuldade em testar esses locais em humanos. De fato, o modelo típico para identificar locais termicamente sensíveis em animais é sedá-los, abri-los cirurgicamente, estimular a área de interesse com uma sonda quente ou fria e então medir as respostas termorreguladoras; um protocolo claramente inaceitável em humanos.

Apoiando a ideia de que a falta de locais termicamente sensíveis reconhecidos se deve a limitações de teste, e não à inexistência real de locais físicos, o principal pesquisador do aplicativo atual (Dr. Morris) realizou anteriormente uma série de estudos fornecendo evidências para a existência de termorreceptores no abdômen humano. De fato, revisões recentes sobre o controle termorregulador humano atualizaram o número de locais termicamente sensíveis para incluir o abdômen.

Na presente proposta de estudo, os investigadores acreditam ter identificado um protocolo que identificaria outro local termicamente sensível: o músculo esquelético humano.

O método para medir o balanço de calor em humanos pode ser expresso usando a seguinte equação:

M ± W = K ± C ± R + E

Onde M é gasto energético metabólico, W é a quantidade de energia trocada com o ambiente via trabalho mecânico, K é condução, C é convecção, R é radiação e E é evaporação. Aqui, se M ± W exceder K ± C ± R + E, haverá armazenamento de calor no corpo e as temperaturas centrais aumentarão. Por outro lado, se K ± C ± R + E exceder M ± W, haverá uma perda líquida de calor do corpo e as temperaturas centrais diminuirão. No entanto, como os humanos são homeotérmicos, o corpo normalmente se regula de forma que os dois lados da equação sejam iguais. Com o estresse por calor, isso é feito principalmente por meio de um aumento na transpiração que aumenta a perda de calor por evaporação.

Pelo exposto, isso indicaria que, se o trabalho externo for manipulado enquanto o gasto de energia metabólica for mantido constante, uma mudança proporcional e inversa no lado da perda de calor da equação (principalmente por evaporação) é necessária. Uma maneira de manipular o trabalho externo é correr em diferentes inclinações e descidas, pois a quantidade de trabalho externo realizado durante a corrida pode ser calculada como o deslocamento vertical do indivíduo, multiplicado por sua massa e aceleração devido à gravidade.

Esse tipo de protocolo de estudo foi empregado apenas duas vezes: ambas na década de 1960 e ambas com apenas três participantes do sexo masculino. No primeiro estudo, observou-se que, ao correr em uma subida em comparação com a planície, a perda de calor por evaporação foi menor (devido à diminuição da transpiração) pela quantidade exata de energia calculada para o quanto foi perdido para o ambiente por meio de trabalho externo (como seria previsto). Digno de nota, no entanto, foi que a temperatura central e da pele - as duas áreas termicamente sensíveis reconhecidas em humanos - foram semelhantes entre os dois testes. Da mesma forma, no segundo estudo, ao correr em subida em comparação com a planície, a perda de calor por evaporação diminuiu (conseqüente à diminuição da transpiração) proporcionalmente à quantidade de calor perdido para o trabalho externo da corrida em subida. Além disso, ao correr ladeira abaixo em comparação com a corrida ladeira acima, a perda de calor por evaporação aumentou (devido ao aumento da transpiração) em proporção à quantidade de calor que foi obtido do ambiente ao correr ladeira abaixo. Mais uma vez, a temperatura central e da pele foram semelhantes em todos os três ensaios.

A mudança na perda de calor por evaporação (conseqüente de mudanças na sudorese) combinada com a falta de diferença na temperatura central e da pele em ambos os estudos sugere a existência de termorreceptores em um local corporal diferente do núcleo e da pele. A área mais provável são os músculos da perna, como foi observado pelo autor no segundo estudo. A razão para isso pode ser explicada de acordo:

Imagine andar de bicicleta. A energia necessária para fazer uma pessoa se mover é produzida dentro do corpo, no entanto, a energia para desacelerar uma pessoa é produzida ativando os freios, o que causa atrito entre os freios e os pneus e os pneus e a estrada. Se uma pessoa tocasse em seus freios e pneus depois de aplicar os freios, ambos os pneus e freios ficariam quentes devido ao atrito usado para desacelerar a pessoa. Os humanos não têm freios externos como as bicicletas, mas, em vez disso, dependem de suas pernas para acelerar e frear. Como mais trabalho precisa ser feito para superar a gravidade durante a subida em comparação com a corrida em terreno plano, o componente horizontal (ou seja, velocidade de corrida horizontal) será mais lenta ao correr com um gasto energético metabólico equivalente. Por outro lado, ao correr em declive em relação à planície, o corpo está sendo "ajudado" pela gravidade e, portanto, para manter um gasto energético equivalente, a pessoa precisa correr mais rápido. Consequentemente, mais ações de frenagem ocorrem nas pernas durante a descida, resultando em mais frenagem por fricção e, portanto, mais calor armazenado localmente dentro do músculo. Isso, no entanto, ainda não foi confirmado empiricamente.

É importante ressaltar que os dois estudos conduzidos anteriormente nos quais o trabalho externo foi manipulado enquanto o gasto metabólico de energia foi mantido constante incluíram exclusivamente participantes do sexo masculino. As mulheres (pelo menos quando testadas durante as fases foliculares iniciais e intermediárias do ciclo menstrual) parecem ter temperaturas corporais e da pele mais baixas no final do exercício, mas temperaturas musculares esqueléticas ativa/inativa mais altas, em comparação com os homens após o exercício. Além disso, os mecanismos de perda de calor por evaporação de todo o corpo são atenuados em mulheres em comparação com homens devido a uma menor produção de glândulas sudoríparas e taxa de suor. Esse efeito da diferença entre os sexos parece se tornar maior em populações treinadas em resistência versus não treinadas. Como tal, é plausível que em situações que exigem maior perda de calor por evaporação para acomodar mais calor armazenado localmente no músculo esquelético (ou seja, corrida em declive), as mulheres demonstrarão um aumento maior na temperatura muscular em relação à corrida plana devido a uma incapacidade para aumentar a taxa de suor além de um certo limite.

Portanto, se as hipóteses deste estudo forem comprovadas corretas, os resultados deste estudo demonstrariam que os humanos têm termorreceptores residindo em áreas do corpo, além do núcleo e da pele, que podem afetar as respostas de perda de calor do corpo inteiro. Além de fornecer conhecimento fundamental sobre como o corpo humano se termorregula, esses resultados podem afetar as políticas em vigor em relação aos protocolos de aquecimento e resfriamento do corpo inteiro usados ​​em cenários de emergência, atléticos e cirúrgicos. Além disso, dada a quantidade limitada de pesquisas de termorregulação que incluíram mulheres, a conclusão bem-sucedida deste estudo pode influenciar práticas específicas de sexo para segurança térmica.

Objetivo secundário: Investigar se a temperatura muscular influencia o fluxo sanguíneo muscular e, consequentemente, a hipotensão pós-exercício.

Além de responder a perguntas sobre o controle termorregulatório, a capacidade do presente projeto de estudo de alterar independentemente a temperatura muscular da pele e a temperatura central pode ser usada para responder a perguntas sobre o efeito da temperatura muscular local no fluxo sanguíneo. A temperatura muscular elevada tem sido associada a mudanças no controle cardiovascular e maior vasodilatação pós-exercício no músculo previamente ativo. No entanto, o músculo é tipicamente aquecido externamente, o que concomitantemente altera a temperatura da pele, o que também tem efeitos importantes no fluxo sanguíneo local e cutâneo. Consequentemente, a presente metodologia nos permitirá alterar a temperatura muscular, mantendo a temperatura do núcleo e da pele consistente entre os ensaios, permitindo-nos estudar o efeito independente da temperatura muscular no fluxo sanguíneo muscular. Além disso, os pesquisadores acreditam que esta será a primeira tentativa de comparar os efeitos das diferenças mediadas pela temperatura muscular no fluxo sanguíneo muscular entre homens e mulheres.

Objetivo terciário: Corrida em declive, de duração e intensidade semelhantes ao ensaio de declive proposto neste estudo (ou seja, 60% do consumo máximo de oxigênio [VO2max], em um declínio de -10%, por 60 min), é regularmente usado para estudar o dano muscular induzido pelo exercício. Especificamente, estudos anteriores empregaram homens correndo por 40 min a 70% VO2max em uma queda de -10%, 30 min a 70% VO2max em uma queda de -15%, 60 min a 65% VO2max em uma queda de -10%, 60 min a 65% VO2max em uma queda de -10% e mulheres correndo por 60 min a 75% VO2max em uma queda de -10%. É importante observar que, embora o dano muscular induzido pela corrida em declive tenha sido estudado em homens e mulheres, apenas uma comparação de sexo dentro do estudo foi realizada. Neste estudo, onde os participantes correram por 30 min a 70% de seu VO2max em uma inclinação de -15%, observou-se que os participantes do sexo masculino tiveram marcadores mais elevados de dano muscular induzido pelo exercício, em comparação com o grupo feminino, 24 h pós-exercício . Além disso, digno de nota, nenhum estudo até o momento analisou as interações entre sexo e inclinação (ou seja, downhill vs flatland vs uphill) em dano muscular. Portanto, os investigadores pretendem medir o dano muscular enquanto realizam esses testes de corrida inclinada de qualquer maneira.