As zonas de frequência cardíaca de reserva refletem os limiares metabólicos reais?

As fórmulas de frequência cardíaca de reserva (FCR), calculadas pelo método de Karvonen, oferecem uma estimativa aproximada a nível populacional das taxas de trabalho metabólico, mas muitas vezes falham em se alinhar com precisão aos limiares ventilatórios e de lactato sanguíneo individuais [2, 17]. Embora as médias de grupos mostrem padrões previsíveis, as frequências cardíacas nos limiares individuais variam amplamente conforme o nível de condicionamento físico, sexo e estado de saúde [8, 11, 19]. Depender estritamente de porcentagens padrão de FCR frequentemente faz com que atletas e populações clínicas treinem em domínios metabólicos mais altos ou mais baixos do que o pretendido [8, 14, 17].

O modelo metabólico de três domínios

A fisiologia do exercício de endurance divide o rendimento de trabalho em três domínios primários de intensidade metabólica, separados por dois pontos fisiológicos de transição [19]:

1. Domínio moderado: Taxas de trabalho abaixo do primeiro limiar ventilatório (VT1) ou do primeiro limiar de lactato (LT1) [19]. Nesse domínio, o lactato sanguíneo permanece próximo à linha de base (frequentemente definido como um aumento inferior a 0,5 mM acima do valor basal) e a oxidação de gorduras é elevada [5, 17].
2. Domínio pesado: Taxas de trabalho entre o primeiro limiar metabólico (LT1/VT1) e o segundo limiar metabólico (LT2/VT2, potência crítica ou velocidade crítica) [19]. O lactato sanguíneo sobe acima da linha de base (frequentemente estipulado como um aumento $\ge$1,5 mM acima do valor basal), mas se estabiliza em esforços contínuos, aproximando-se do máximo estado estável de lactato (MLSS) [3, 17].
3. Domínio severo: Taxas de trabalho entre o segundo limiar metabólico e o consumo máximo de oxigênio ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), caracterizado por um aumento insustentável de lactato e fadiga rápida [3, 19].

Atletas de endurance de elite comumente alocam cerca de 80% do seu volume de treino no domínio moderado (Zona 2 e abaixo) para otimizar o metabolismo de gorduras, desenvolver a eficiência mitocondrial e poupar glicogênio muscular [5].

Valores médios de FCR vs. variação individual

A fórmula de Karvonen calcula a frequência cardíaca alvo adicionando uma fração da frequência cardíaca de reserva à frequência cardíaca de repouso: $\text{FC alvo}={\text{FC}}_{\text{repouso}}+\text{fração de intensidade}\times ({\text{FC}}_{\text{máx}}-{\text{FC}}_{\text{repouso}})$ [2]. Considerar a frequência cardíaca de repouso ajuda a refletir o tônus parassimpático basal, mas as zonas percentuais padrão frequentemente divergem das medições fisiológicas diretas [2].

Em ensaios controlados de ciclismo, as médias grupais sugerem um mapeamento razoável entre a FCR e os marcadores metabólicos. Em uma coorte de 33 ciclistas do sexo masculino treinados aerobicamente ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$ médio: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹), os marcos fisiológicos corresponderam aos seguintes valores médios [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% da FCR) [3]
• MLSS (subgrupo de $n=14$): 256 $\pm$ 31 W [3]
• VT2: 298 $\pm$ 36 W (88 $\pm$ 6% da FCR) [3]
• $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 390 $\pm$ 34 W (100% da FCR) [3]

Com base em testes de esforço progressivo (rampas de 25 W·min⁻¹), cinco zonas de treinamento emergiram: R0 (53–62% da FCR), R1 (62–71% da FCR), R2 (74–86% da FCR), R3 (86–99% da FCR) e R3+ (100% da FCR) [3].

No entanto, dados meta-analíticos amplos demonstram que as localizações dos limiares individuais se dispersam drasticamente em torno desses valores médios [17]. Em uma meta-análise cobrindo 25 estudos e 412 corredores, as frequências cardíacas individuais nos limiares fisiológicos abrangeram intervalos expressivos [17]:

• Intervalo do LT1: 65% a 90% da FCR (ou 69% a 94% da ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17]
• Intervalo do LT2: 73% a 95% da FCR (ou 80% a 98% da ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17]

Devido a essa dispersão, prescrever uma meta arbitrária como 75% da FCR pode colocar um corredor seguramente abaixo do LT1 no domínio moderado, enquanto coloca outro bem acima do LT1 no domínio pesado [17, 19]. Para alcançar 95% de certeza de estar se exercitando estritamente abaixo do LT1 sem testes laboratoriais, um atleta precisa permanecer abaixo de 65% da FCR (ou abaixo de 70% da ${\text{FC}}_{\text{máx}}$) [17].

Fontes de divergência entre fórmulas de FC e limiares metabólicos

Diversos fatores explicam por que os modelos de frequência cardíaca de reserva baseados em fórmulas falham em coincidir com os limiares de lactato sanguíneo e de trocas gasosas em tempo real:

1. Erro inerente na estimativa da ${\text{FC}}_{\text{máx}}$

As equações padrão de predição da frequência cardíaca máxima pela idade apresentam erros de estimativa que variam de $\pm$10 a 12 bpm [2]. Em 1999, Meyer e colegas observaram que prescrever exercícios a uma intensidade fixa de 85% da ${\text{FC}}_{\text{máx}}$ resultou em intensidades individuais dispersas entre 87% e 116% dos limiares anaeróbios medidos individualmente nos atletas [2].

2. Aptidão aeróbica e deslocamentos não lineares dos limiares

A relação entre a capacidade aeróbica e a posição do limiar não é uniforme entre as diferentes categorias de condicionamento físico [11]. Em um estudo agrupado de 863 participantes, o consumo de oxigênio no VT em relação ao consumo de oxigênio de reserva (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) exibiu uma curva em formato de U [11]. O ponto mais baixo ocorreu em aproximadamente 43% de $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ em indivíduos com um $\dot{V}{\text{O}}_2\text{pico}$ próximo a 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, enquanto a média de VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ subiu para cerca de 75% nos participantes com os valores mais baixos e mais altos de $\dot{V}{\text{O}}_2\text{pico}$ [11].

3. Diferenças entre sexos

Metas fixas de limiares não se comportam de forma idêntica entre os sexos [19]. Em uma coorte de 165 corredores recreacionais, as mulheres exibiram frequência cardíaca relativa, $\dot{V}{\text{O}}_2$ e velocidades de corrida significativamente mais altas no LT1 em comparação aos homens ($p<0,001$), destacando que metas uniformes de FC deturpam o estresse metabólico entre os sexos [19].

4. Populações clínicas e incompetência cronotrópica

A divergência entre as diretrizes de metas fixas de FC e os limiares fisiológicos é especialmente pronunciada em coortes clínicas [8, 14]. Em um estudo com 350 indivíduos, os domínios de intensidade baseados em diretrizes padrão classificaram erroneamente o VT1 como alta intensidade em vez de intensidade moderada em 67,1% (diretrizes anteriores) e 79,6% (diretrizes da ESC de 2020) dos pacientes cardíacos, enquanto a correspondência foi de 90% em indivíduos sedentários saudáveis e de 93,9% em atletas competitivos [8].

Da mesma forma, em 18 pacientes com insuficiência cardíaca crônica, as frequências cardíacas alvo derivadas de 40–70% da FCR foram significativamente mais altas do que os limiares medidos, arriscando a prescrição de exercícios pesados ou severos acima do limiar ventilatório ou do ponto de compensação respiratória [14]. A ${\text{FC}}_{\text{máx}}$ medida nesses pacientes foi 12% menor do que os valores preditos pela idade, mesmo após a aplicação das deduções padrão por uso de betabloqueadores [14].

Alternativas práticas e pontos de ancoragem

Quando testes diretos com analisador de gases (medindo VT1/VT2) ou análises de lactato sanguíneo não estão disponíveis, diversas alternativas oferecem calibração em relação às transições fisiológicas reais:

• Percepção Subjetiva de Esforço (PSE): Em diversos níveis de condicionamento físico, desde coortes pouco condicionadas até indivíduos altamente treinados, o VT ocorre consistentemente em torno de uma PSE média de 12,5 $\pm$ 0,93 na escala de Borg, apesar de amplas diferenças na taxa de trabalho absoluto [11].
• Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC): A análise não linear da VFC por análise de flutuações destendenciadas (DFA $\alpha 1$) monitora mudanças nas propriedades de correlação fractal, que diminuem de ~1,5 em taxas de trabalho baixas para cerca de 0,75 próximo ao VT1/LT1 [22, 23]. Em triatletas de elite e coortes masculinas de corrida, o limiar de DFA $\alpha 1=0,75$ mostrou forte concordância com LT1 e VT1, apresentando diferenças médias de apenas 1,7 a 2,0 bpm [22, 23].
• Pontos de ancoragem por desempenho: Em corredores recreacionais, estimativas derivadas de velocidades fixas apresentam magnitudes de erro menores para identificar LT1 e LT2 em comparação apenas à frequência cardíaca ou à PSE, embora estimar em vez de medir diretamente a velocidade máxima aumente o erro do limiar [19].