O dano muscular induzido pelo exercício (DMIE) é um fenômeno que ocorre ao realizarmos um exercício com o qual não estamos habituados, seja pela modalidade, volume ou intensidade. Além disso, esta condição está fortemente relacionada com contrações excêntricas ou gestos que predominantemente envolvam este tipo de contração, causando prejuízos funcionais importantes e diminuindo o desempenho. Diante disto, estratégias para acelerar o processo de recuperação muscular vem sendo investigadas. Dentre elas, a recuperação ativa, técnica muito utilizada no meio prático e que consiste na execução de exercícios com intensidade baixa ou moderada buscando melhorar a recuperação após uma sessão de treino mais intensa. No entanto, nenhum estudo comparou duas formas de recuperação ativa com exercícios aeróbios até o momento, além dos estudos experimentais da área apresentarem qualidade metodológica frágil. Com isso, o objetivo desta dissertação é comparar o efeito da recuperação ativa em esteira e em cicloergômetro sobre marcadores de dano muscular. Para isso, trinta voluntários do sexo masculino foram alocados de forma randomizada em três grupos: grupo esteira (GE, n = 10), grupo cicloergômetro (GCI, n = 10) e grupo controle (GC, n = 10). Avaliações da contração isométrica voluntária máxima (CIVM), dor, concentração plasmática de creatina kinase (CK) e lactato desidrogenase (LDH) e espessura e ecogenicidade dos músculos reto femoral (RF) e vasto lateral (VL) foram realizadas pré, 24h, 48h e 72h após um protocolo indutor de dano muscular, constituído por cinco séries de 10 contrações excêntricas máximas em dinamômetro isocinético. Após o protocolo indutor de dano muscular, os sujeitos realizaram a intervenção de acordo com o grupo em que foram alocados, com duração de 30 minutos e intensidade de 60% do VO2máx, independente da modalidade. Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos nos parâmetros de caracterização da amostra. Não houve diferença significativa entre os grupos em todas as variáveis analisadas. Houve redução significativa no torque nos períodos imediatamente após (IP), 24h, 48h e 72h comparado ao período Pré em todos os grupos. Houve aumento significativo da dor nos períodos 24h, 48h e 72h comparado ao período Pré em todos os grupos. Houve aumento significativo na espessura do músculo RF 24h após o protocolo de dano muscular. A ecogenicidade foi maior tanto no RF quanto no VL nos períodos de 48h e 72h quando comparada ao período Pré. Não houve diferença significativa nas concentrações plasmáticas de CK e LDH entre os períodos de avaliação. Os resultados do presente estudo permitem concluir que a execução de recuperação ativa nos parâmetros adotados, seja em cicloergômetro ou esteira, não modifica o processo de recuperação após dano muscular. / The exercise-induced muscle damage (EIMD) is a phenomenon that occurs when we execute an unusual exercise, either by type, volume or intensity. Furthermore, this condition is strongly associated with eccentric contractions or gestures which predominantly involve this type of contraction, causing significant loss of function and decreasing performance. In view of this, the search for strategies to accelerate muscle recovery process has been investigated. Among them, active recovery, technique widely used in practical means and which consists in carrying out exercises with low or moderate intensity seeking to improve recovery after a more intense training session. However, no studies have compared two types of active recovery yet, besides the experimental studies presented fragile methodological quality. Thus, the aim of this study is to compare the effect of active recovery on a treadmill and cycle ergometer on muscle damage markers. For this, thirty male volunteers were randomly divided into three groups: treadmill group (EG, n = 10), cycle ergometer group (GCI, n = 10) and control group (CG, n = 10). Evaluations of maximal voluntary isometric contraction (MVIC), pain, plasma concentration of creatine kinase (CK) and lactate dehydrogenase (LDH) and muscle thickness and echo intensity of the rectus femoris (RF) and vastus lateralis (VL) were performed before, 24h, 48h and 72h after the muscle damage protocol, comprising five sets of 10 maximum eccentric contractions using an isokinetic dynamometer. After muscle damage protocol, the subjects performed the intervention according to the group they were allocated, lasting 30 minutes with an intensity of 60% VO2max, regardless of the type. Significant differences between the groups in the sample characterization parameters were observed. There was no significant difference between groups in all variables. There was a significant reduction in torque in the periods immediately after (IP), 24h, 48h and 72h compared to the Pre period in all groups. There was a significant increase in pain at times 24h, 48h and 72h compared to the Pre period in all groups. A significant increase in muscle thickness of RF was observed in 24h period. The echo intensity was higher in both RF and VL in periods of 48h and 72h compared to the Pre period. There was no significant difference in plasma concentrations of CK and LDH between the evaluation periods. Our results illustrate that the performance of active recovery, in the adopted parameters, either in cycle ergometer or treadmill, does not change the process of recovery after muscle damage.

O exercício excêntrico tem sido utilizado na prevenção/reabilitação de lesões e em programas de treinamento de força para melhorar o condicionamento físico de indivíduos saudáveis. O entendimento das adaptações causadas pelo treinamento excêntrico nos músculos flexores plantares se justifica: 1) pela importância desta musculatura na manutenção de posturas e no ciclo da marcha; 2) pela alta incidência de lesões do tendão de Aquiles; e 3) pelo uso sistemático deste tipo de treinamento em programas de prevenção e reabilitação do tríceps sural. Assim, a presente tese de doutorado busca verificar os efeitos do treinamento excêntrico nas propriedades neuromecânicas e morfológicas dos músculos flexores plantares. No capítulo I foram compiladas informações acerca das adaptações neuromusculares dos flexores plantares e do tendão de Aquiles de indivíduos saudáveis submetidos à programas de treinamento excêntrico. Os estudos encontrados indicam que o treinamento excêntrico pode aumentar a produção de força e ativação muscular, especialmente em testes excêntricos. No entanto, resultados conflitantes e lacunas identificadas na literatura motivaram a realização de dois estudos originais. Os objetivos dos estudos originais foram: 1) determinar a temporalidade das adaptações na ativação e massa muscular de flexores plantares, bem como sua contribuição para os ganhos de força em contrações excêntricas, isométricas e concêntricas ao longo do programa de treinamento (Capítulo II); e 2) avaliar os efeitos de 12 semanas de treinamento excêntrico nas propriedades morfológicas, mecânicas e materiais do tendão de Aquiles de indivíduos saudáveis (Capítulo III). Vinte participantes do sexo masculino realizaram um programa de treinamento excêntrico isocinético (duas vezes por semana, 3-5 séries de 10 repetições máximas). As avaliações das propriedades neuromecânicas e morfológicas dos flexores plantares foram realizadas a cada quatro semanas. Ao final de 12 semanas, o programa de treinamento excêntrico aumentou a produção de torque máximo excêntrico, isométrico e concêntrico; aumentou a atividade eletromiográfica máxima excêntrica e isométrica; e aumentou a espessura muscular. Além disso, os ângulos do pico de torque excêntrico e concêntrico foram deslocados para posições em que os músculos estavam mais alongados. O torque máximo e a espessura muscular aumentaram progressivamente até a oitava semana de treinamento. A ativação neural durante contrações excêntricas e isométricas aumentou após quatro semanas de treino e permaneceu constante até o final do treinamento, enquanto que a ativação neural durante contrações concêntricas permaneceu inalterada durante todo o período de treinamento. Além disso, houve aumento da área de secção transversa, da rigidez e do módulo de Young do tendão de Aquiles. Os incrementos na rigidez e no módulo de Young foram observados após quatro semanas de treinamento, enquanto que o aumento significativo da área de secção transversa tendínea ocorreu após oito semanas de treinamento. Quando tomados em conjunto, estes resultados nos possibilitam entender de que forma as adaptações neuromecânicas e morfológicas dos flexores plantares ocorrem. O aumento da força isométrica e excêntrica nas primeiras quatro semanas de treinamento parece ocorrer devido a adaptações neurais, musculares e tendíneas. No entanto, após maiores períodos de treinamento (i.e. acima de quatro semanas), o aumento da força ocorre devido a incrementos na massa muscular e na rigidez tendínea. Além disso, a ausência de adaptações neurais evidencia que os ganhos de força concêntrica podem estar relacionados apenas com adaptações musculares e tendíneas. / Eccentric exercises are commonly used in prevention, rehabilitation and conditioning training programs. Understanding the adaptations caused by eccentric training on the plantar flexor muscles is justified by: 1) the importance of these muscles in maintaining posture and during gait cycle; 2) the high incidence of Achilles tendon injuries; and 3) the systematic use of this type of training in triceps surae prevention and rehabilitation programs. Thus, the present PhD thesis aims to verify the effects of eccentric training in neuromechanical and morphological properties of the plantar flexor muscles. Chapter I compiled information about the neuromuscular adaptations of the plantar flexors and Achilles tendon of healthy subjects undergoing eccentric training programs. The studies found indicate that eccentric training can increase the production of muscle strength and muscle activation, especially in eccentric tests. The studies found indicate that eccentric training can increase muscle strength and muscle activation, especially in eccentric tests. The purposes of the original studies were: 1) to determine the adaptations time course in plantar flexors activation and muscle mass, as well as their contribution to the strength gains in eccentric, isometric and concentric contractions during the training program (Chapter II); and 2) to evaluate the effects of 12 weeks of eccentric training on Achilles tendon morphological, mechanical and material properties in healthy subjects (Chapter III). Twenty male subjects performed an eccentric isokinetic training program (twice a week, 3-5 sets of 10 maximal repetitions). Plantar flexor neuromechanical and morphological evaluations were performed every 4 weeks. The 12-week training program led to increases in maximum eccentric, isometric and concentric torques; maximum eccentric and isometric electromyographic activity; and muscle thickness. The angles of peak torque in eccentric and concentric tests were shifted towards longer muscle lengths. Maximum torque and muscle thickness increased progressively until the 8th training week. Eccentric and isometric activation increased up to the 4th training week and remained constant until the 12th training week, while no change was found in concentric activation. In addition, Achilles tendon cross-sectional area, stiffness and Young's modulus were increased. The increases in stiffness and Young's modulus were observed after four weeks of training, while the significant increase in tendon cross-sectional area occurred after eight weeks of training. Taken together, these results allow us to understand how the neuromechanical and morphologic adaptations occur in the plantar flexors muscles subjected to a 12-week eccentric training program. The increase in isometric and eccentric strength in the first four weeks of training seems to be related to neural, morphological and tendinous adaptations. However, after longer training periods (i.e. up to four weeks), the strength increase is due to increases in muscle mass and tendon stiffness. Moreover, the absence of evidence in terms of neural adaptations during concentric contractions suggest that the concentric strength gains seem to be related only with muscle and tendon adaptations.

O processo de envelhecimento se caracteriza por uma grande perda de massa muscular, processo esse chamado de sarcopenia. Esse processo acarreta em uma redução da área de seção transversa e do comprimento das fibras musculares, com redução da capacidade de produção de força máxima e da velocidade máxima de encurtamento, tornando as respostas musculares mais lentas entre a população idosa. O exercício excêntrico, por outro lado, pode devolver ao músculo mais rapidamente essas suas características estruturais perdidas a partir do aumento da espessura muscular e aumento do comprimento das fibras musculares. Entretanto, o exercício excêntrico máximo produz essas adaptações por meio de microlesões que, no caso dos idosos, poderia acarretar na necessidade de um tempo maior de recuperação entre os dias consecutivos de treinamento excêntrico, o que poderia retardar o processo desejado de rápida adaptação do sistema neuromuscular. Visto que há uma carência na literatura sobre estudos que analisem a temporalidade das adaptações agudas ao exercício excêntrico em idosos, o trabalho apresentado a seguir teve como objetivo principal analisar como a musculatura dos idosos responde a esse tipo de exercício de forma aguda, assim como analisar a temporalidade das adaptações musculares ao longo de 3 dias após a intervenção excêntrica. Além das propriedades mecânicas musculares como a força e potência, foram analisados outros indicadores do dano muscular, como a ecogenicidade e a dor muscular tardia. Para isso, um grupo de idosos saudáveis realizou uma sessão de exercício excêntrico em dinamômetro isocinético e, ao longo de 3 dias subsequentes, foram avaliados quais os efeitos dessa sessão de exercício sobre a dor muscular tardia, ecogenicidade, torque máximo isométrico, torque máximo excêntrico, torque total excêntrico e ângulo do pico de torque excêntrico. Como principais resultados encontramos maiores níveis de dor muscular tardia, redução nos níveis de força isométrica, torque máximo excêntrico, torque total excêntrico e trabalho total excêntrico. Não foram encontradas diferenças nas variáveis algometria de pressão, ecogenicidade e ângulo de pico de torque excêntrico. A presença dos sintomas de redução da força máxima isométrica e excêntrica, trabalho excêntrico e aumento da dor muscular tardia mesmo 72 horas após o exercício, sugere que, em programas de treinamento excêntrico seja respeitado um intervalo mínimo de 72 horas para que o nível de dano muscular não seja deletério em idosos sedentários. / The aging process is characterized by a great loss of muscle mass, a process called sarcopenia. This process leads to a reduction in cross-sectional area and length of the muscle fibers, reducing the capacity of maximum power output and maximum shortening speed, making slower muscle responses in the elderly population. Eccentric exercise, on the other hand, can return quickly to the muscle their structural characteristics such as increasing muscle thickness and increasing the length of the muscle fibers. However, the maximum eccentric exercise produces these adjustments by means of microdamage, in the case of the elderly, would result in the need for a longer recovery time between consecutive days eccentric training, which could retard the desired process to rapidly adapt the neuromuscular system. Since there is a lack in the literature on studies that analyze the temporality of acute adaptations to eccentric exercise in the elderly, the presented study aimed to analyze how the muscles of older people respond to this type of exercise acutely, and to analyze temporality of the muscular adjustments over 3 days after the eccentric intervention. In the muscular mechanical properties such as strength and power were analyzed other indicators of muscle damage, such as echointensity, the DOMS. For this, a group of healthy elderly conducted an eccentric workout using an isokinetic dynamometer and over 3 subsequent days, were assessed what the effects of this workout on DOMS, echointensity, isometric maximum torque, eccentric maximum torque, eccentric total torque and angle of the peak eccentric torque. The main results found higher levels of DOMS, reduction in the levels of isometric strength, maximum eccentric torque, eccentric total torque and eccentric total work. No differences were found in the algometry variables, echointensity and peak angle cam torque. The presence of symptoms of reduced maximal isometric and eccentric force, eccentric work and increased DOMS even 72 hours after exercise, suggesting that in eccentric training programs is respected a minimum of 72 hours for the level of damage muscle is not deleterious in sedentary elderly.

Desde seu desenvolvimento na década de 60, a fototerapia têm sido utilizada no tratamento de diversas condições patológicas, havendo um considerável corpo de evidências acerca de sua ação regenerativa, analgésica e anti-inflamatória. Tais efeitos terapêuticos podem ser explicados pela capacidade que a energia luminosa possui de ser absorvida pelos tecidos e estimular ou inibir processos intracelulares. Estudos recentes têm apresentado resultados promissores desta terapia também sobre a redução da fadiga e do dano muscular induzido pelo exercício. A fadiga muscular é um fenômeno multifacetado caracterizado por uma progressiva redução da capacidade de produção de força do músculo. O dano muscular, causado principalmente pelas ações excêntricas do exercício, é caracterizado pela desorganização da estrutura microscópica do músculo e redução da capacidade contrátil deste tecido. Assim, o objetivo do presente trabalho foi verificar o efeito da fototerapia aplicada imediatamente antes do exercício sobre: (1) a fadiga muscular de extensores de joelho submetidos a exercício isocinético concêntrico; (2) o dano muscular de extensores de joelho submetidos a exercício isocinético excêntrico. No primeiro estudo, 17 homens saudáveis e fisicamente ativos participaram de um desenho experimental cruzado no qual foram submetidos a 30 repetições concêntricas máximas de flexo-extensão do joelho, precedidas de tratamento com fototerapia ou placebo. A fototerapia foi aplicada através de um equipamento de light emitting diodes therapy (LEDT) composto por 35 diodos infravermelhos de 850 nm e 34 diodos vermelhos de 660 nm. O tratamento foi realizado em três pontos do quadríceps com aplicação de uma dose total de 125,1 J. Mensurações da função muscular dos extensores de joelho foram realizadas antes e imediatamente após o exercício através de contrações voluntárias máximas (CVM) de extensores de joelho a 60º de flexão da articulação. Como resultado, observou-se que os voluntários apresentaram um decréscimo de torque significativamente menor quando tratados com fototerapia em comparação ao tratamento placebo. No segundo estudo, 36 homens saudáveis e fisicamente ativos foram randomizados em grupo fototerapia (n=18) e grupo placebo (n=18), e submetidos a cinco séries de 15 contrações excêntricas máximas de extensores de joelho. Avaliações de dor muscular e níveis séricos das enzimas lactato desidrogenase (LDH) e creatina kinase (CK) foram mensuradas pré-exercício, 24 e 48 horas pós-exercício. Avaliações da função muscular (CVM de extensores de joelho) foram realizadas pré-exercício, imediatamente após, 24 e 48 horas após o exercício. Um equipamento de low level laser therapy (LLLT) composto por cinco diodos infravermelhos de 810 nm foi utilizado para aplicar o tratamento em seis pontos do quadríceps e transmitir uma dose total de 180 J. Como resultado, observou-se que o grupo fototerapia apresentou: (1) menores incrementos de LDH 48 horas após o exercício; (2) menores incrementos de CK 24 e 48 horas após o exercício; e (3) menor decréscimo do torque de extensores de joelho imediatamente após, 24 e 48 horas após o exercício, em comparação ao grupo placebo. Os achados destes estudos permitem concluir que o tratamento com fototerapia foi capaz de atenuar os efeitos da fadiga e do dano muscular induzidos por exercício em dinamômetro isocinético. / Since its development in the 60’s, phototherapy has been used in the treatment of several pathological conditions, with a considerable body of evidence with respect to its regenerative, analgesic and anti-inflammatory action. These therapeutic effects may be explained by the capacity that the light energy has of being absorbed by soft tissues and stimulate or inhibit intracellular processes. Recent studies have also shown promising results regarding the reduction of muscle fatigue and exercise induced muscle damage. Muscle fatigue is a multifaceted phenomenon characterized by a progressive reduction in muscle force production capacity. Muscle damage, mainly caused by eccentric exercise, is characterized by the microscopic disorganization of muscle structure and reduction of the contractile capacity of this tissue. Thus, the purpose of this study was to verify the effect of phototherapy applied immediately before exercise on: (1) knee extensors muscle fatigue after isokinetic concentric exercise; (2) knee extensor muscle damage after isokinetic eccentric exercise. In the first study 17 healthy and physically active male subjects participated of a cross-over design trial. Subjects were subjected to 30 maximal concentric repetitions of knee flexion-extension, preceded by placebo or phototherapy treatment. Phototherapy was applied with a light emitting diodes therapy (LEDT) equipment composed by 35 infrared diodes of 850 nm wavelength and 34 red diodes of 660 nm. Treatment was applied in three different points of the quadriceps muscle with a total dose of 125.1 J. Measurements of knee extensor muscle function were obtained before and immediately after exercise by maximal voluntary contractions (MVC) at a knee angle of 60º of joint flexion. Subjects showed a significant smaller decrease in torque when treated with phototherapy compared to placebo treatment. On the second study, 36 healthy and physically active male subjects were randomized into a phototherapy (n=18) and a placebo (n=18) group, and subjected to five series of 15 maximal knee extensor eccentric contractions. Measurements of pain and serum levels of lactate dehydrogenase (LDH) and creatine kinase (CK) enzymes were obtained pre-exercise, 24 and 48 hours postexercise. Evaluations of muscle function (knee extensor MVC) were obtained preexercise, immediately after, and 24 and 48 hours after exercise. A low level laser therapy (LLLT) equipment composed by five infrared diodes of 810 nm wavelength was used to apply the treatment on six different points of the quadriceps muscle with a total dose of 180 J. The phototherapy group showed: (1) smaller increments of LDH 48 hours after exercise; (2) smaller increments of CK 24 and 48 hours after exercise; and (3) smaller decrease on knee extensor torque immediately after, 24 and 48 hours after exercise compared to the placebo group. These findings allow us to conclude that the phototherapy treatment was able to attenuate the effects of fatigue and muscle damage induced by isokinetic exercise.

Doctor of Philosophy / In this thesis, three experiments were conducted to monitor: (i) muscle oxygenation and electromyographic activity of the biceps brachii after exercise-induced muscle damage (ii) muscle oxygenation after downhill walking-induced muscle damage, and, (iii) muscle oxygenation following a bout of vigorous concentric exercise. Maximal eccentric exercise (EE) of biceps brachii resulted in significantly increased mean resting oxygen saturation and decreased deoxyhaemoglobin. During isometric contractions at 50% and 80% of subjects’ maximum voluntary torque (MVT), oxygen desaturation and resaturation kinetics and volume were significantly decreased after EE, and these declines were significantly prevalent over the following 6 days. Additionally, a significant shift in median frequency intercept (measured by electromyography; EMG) towards lower frequencies was observed during isometric contractions at both 50% and 80% MVT after EE in the exercised arm. After an exhaustive session of downhill walking, another form of EE, resting total haemoglobin and oxyhaemoglobin decreased. Furthermore, during isometric contractions at 30%, 50% and 80% of MVT, prolonged and significant increases were observed in oxygen desaturation and resaturation kinetics and volumes after ambulatory EE. In contrast to the two EE experiments, concentric contractions did not evoke any prolonged changes in muscle oxygenation. Collectively, the findings of this thesis revealed significant and prolonged changes in muscle oxygenation at rest and during exercise, following sessions of strenuous eccentric exercise. Although not clear, the possible mechanism responsible for the changes in muscle oxygenation after EE could be increased resting muscle oxygen utilization due to probable muscle damage and a subsequent requirement of energy demanding repair processes. Concentric exercise resulted in fatigue, but it did not affect muscle oxygenation. Although a prolonged reduction in EMG median frequency intercept was observed after EE, this was not closely time-associated with the biochemical, anthropometric or functional markers of muscle damage.

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Neįprasti didelio intensyvumo (ypač ekscentriniai) raumenų susitraukimai gali sukelti raumenų pažaidą (Yanagisawa et al., 2011; Neme et al., 2013), kuri pasireiškia sumažėjusia raumenų susitraukimo jėga Byrne et al., 2004; Skurvydas et al., 2010) miofibrilių Z linijos morfologiniais pokyčiais (Feasson et al., 2002), baltymų ištekėjimu iš pažeistų raumens skaidulų, raumenų skausmu, patinimu ir padidėjusiu standumu (Malisoux et al., 2006; Chen et al., 2013). Pažaida dažna pradėjus intensyviai treniruotis po santykinai mažo fizinio aktyvumo laikotarpio arba kaitant krūvio parametrus (intensyvumą, apimtį) siekiant išvengti monotonijos ir sukelti didžiausią adaptacinį atsaką (Bompa, 1999; Issurin, 2010). Ankstesniuose tyrimuose taikyti vienodo dydžio krūviai neatitinka sportinių pratybų specifiškumo (Nosaka, Clarkson, 1995; Chen, Hsieh, 2001): pratybose krūvio apimtis ir intensyvumas nuolatos keičiami, taikomos įvairios krūvio didinimo strategijos. Išlieka neaišku, kaip kinta raumenų pažaida ir motorinė funkcija didinant fizinį krūvį taikant skirtingas strategijas. Kėlėme hipotezę, kad: 1) nuosekliai didinamas krūvis sukelia mažesnę raumenų pažaidą, palyginti su staigiai didinamu krūviu, nes motorinė sistema labai jautriai reaguoja į krūvio didinimo greitį; 2) treniruotės ciklo metu periodiškai pasireiškianti didesnė raumenų pažaida dėl superkompensacijos gali sukelti didesnę ilgalaikę griaučių raumenų adaptaciją (masės ir jėgos prieaugį). R. Lynn ir D. L. Morgan (1994) nustatė... [toliau žr. visą tekstą] / Unaccustomed muscle exercise, especially when it involves high-strain eccentric contractions, causes muscle damage (Yanagisawa et al., 2011; Neme et al., 2013). Muscle damage manifests in altered Z-disk morphology (Feasson et al., 2002), prolonged impairment of muscle force (Byrne et al., 2004; Skurvydas et al., 2010), protein leakage from injured muscle fibres, delayed-onset muscle soreness, and increased passive muscle stiffness and swelling (Malisoux et al., 2006; Chen et al., 2013). Muscle damage is frequently induced by sports training, where physical load parameters are being varied on the temporal scale to avoid monotony and maximize the adaptations (Bompa 1999; Issurin, 2010). However, there are limited data on the development of muscle damage and its impact on muscle function when variant exercise training schemes are applied. More needs to be learned about the impact of different strategies of load increase on exercise-induced muscle damage in order to identify progression regimes that can optimize neuromuscular adaptation processes. Therefore, we have followed the dynamics of muscle function during the stretch–shortening exercise with differently increasing load. We increased training stimulus by varying the volume, intensity, and range of motion. According to Nosaka (2008), these components of the eccentric contraction training are the most important for adaptation of the skeletal muscle. We hypothesized that the progressive increase in training load would induce... [to full text]

Doctor of Philosophy / In this thesis, three experiments were conducted to monitor: (i) muscle oxygenation and electromyographic activity of the biceps brachii after exercise-induced muscle damage (ii) muscle oxygenation after downhill walking-induced muscle damage, and, (iii) muscle oxygenation following a bout of vigorous concentric exercise. Maximal eccentric exercise (EE) of biceps brachii resulted in significantly increased mean resting oxygen saturation and decreased deoxyhaemoglobin. During isometric contractions at 50% and 80% of subjects’ maximum voluntary torque (MVT), oxygen desaturation and resaturation kinetics and volume were significantly decreased after EE, and these declines were significantly prevalent over the following 6 days. Additionally, a significant shift in median frequency intercept (measured by electromyography; EMG) towards lower frequencies was observed during isometric contractions at both 50% and 80% MVT after EE in the exercised arm. After an exhaustive session of downhill walking, another form of EE, resting total haemoglobin and oxyhaemoglobin decreased. Furthermore, during isometric contractions at 30%, 50% and 80% of MVT, prolonged and significant increases were observed in oxygen desaturation and resaturation kinetics and volumes after ambulatory EE. In contrast to the two EE experiments, concentric contractions did not evoke any prolonged changes in muscle oxygenation. Collectively, the findings of this thesis revealed significant and prolonged changes in muscle oxygenation at rest and during exercise, following sessions of strenuous eccentric exercise. Although not clear, the possible mechanism responsible for the changes in muscle oxygenation after EE could be increased resting muscle oxygen utilization due to probable muscle damage and a subsequent requirement of energy demanding repair processes. Concentric exercise resulted in fatigue, but it did not affect muscle oxygenation. Although a prolonged reduction in EMG median frequency intercept was observed after EE, this was not closely time-associated with the biochemical, anthropometric or functional markers of muscle damage.

O dano muscular induzido pelo exercício (DMIE) é um fenômeno que ocorre ao realizarmos um exercício com o qual não estamos habituados, seja pela modalidade, volume ou intensidade. Além disso, esta condição está fortemente relacionada com contrações excêntricas ou gestos que predominantemente envolvam este tipo de contração, causando prejuízos funcionais importantes e diminuindo o desempenho. Diante disto, estratégias para acelerar o processo de recuperação muscular vem sendo investigadas. Dentre elas, a recuperação ativa, técnica muito utilizada no meio prático e que consiste na execução de exercícios com intensidade baixa ou moderada buscando melhorar a recuperação após uma sessão de treino mais intensa. No entanto, nenhum estudo comparou duas formas de recuperação ativa com exercícios aeróbios até o momento, além dos estudos experimentais da área apresentarem qualidade metodológica frágil. Com isso, o objetivo desta dissertação é comparar o efeito da recuperação ativa em esteira e em cicloergômetro sobre marcadores de dano muscular. Para isso, trinta voluntários do sexo masculino foram alocados de forma randomizada em três grupos: grupo esteira (GE, n = 10), grupo cicloergômetro (GCI, n = 10) e grupo controle (GC, n = 10). Avaliações da contração isométrica voluntária máxima (CIVM), dor, concentração plasmática de creatina kinase (CK) e lactato desidrogenase (LDH) e espessura e ecogenicidade dos músculos reto femoral (RF) e vasto lateral (VL) foram realizadas pré, 24h, 48h e 72h após um protocolo indutor de dano muscular, constituído por cinco séries de 10 contrações excêntricas máximas em dinamômetro isocinético. Após o protocolo indutor de dano muscular, os sujeitos realizaram a intervenção de acordo com o grupo em que foram alocados, com duração de 30 minutos e intensidade de 60% do VO2máx, independente da modalidade. Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos nos parâmetros de caracterização da amostra. Não houve diferença significativa entre os grupos em todas as variáveis analisadas. Houve redução significativa no torque nos períodos imediatamente após (IP), 24h, 48h e 72h comparado ao período Pré em todos os grupos. Houve aumento significativo da dor nos períodos 24h, 48h e 72h comparado ao período Pré em todos os grupos. Houve aumento significativo na espessura do músculo RF 24h após o protocolo de dano muscular. A ecogenicidade foi maior tanto no RF quanto no VL nos períodos de 48h e 72h quando comparada ao período Pré. Não houve diferença significativa nas concentrações plasmáticas de CK e LDH entre os períodos de avaliação. Os resultados do presente estudo permitem concluir que a execução de recuperação ativa nos parâmetros adotados, seja em cicloergômetro ou esteira, não modifica o processo de recuperação após dano muscular. / The exercise-induced muscle damage (EIMD) is a phenomenon that occurs when we execute an unusual exercise, either by type, volume or intensity. Furthermore, this condition is strongly associated with eccentric contractions or gestures which predominantly involve this type of contraction, causing significant loss of function and decreasing performance. In view of this, the search for strategies to accelerate muscle recovery process has been investigated. Among them, active recovery, technique widely used in practical means and which consists in carrying out exercises with low or moderate intensity seeking to improve recovery after a more intense training session. However, no studies have compared two types of active recovery yet, besides the experimental studies presented fragile methodological quality. Thus, the aim of this study is to compare the effect of active recovery on a treadmill and cycle ergometer on muscle damage markers. For this, thirty male volunteers were randomly divided into three groups: treadmill group (EG, n = 10), cycle ergometer group (GCI, n = 10) and control group (CG, n = 10). Evaluations of maximal voluntary isometric contraction (MVIC), pain, plasma concentration of creatine kinase (CK) and lactate dehydrogenase (LDH) and muscle thickness and echo intensity of the rectus femoris (RF) and vastus lateralis (VL) were performed before, 24h, 48h and 72h after the muscle damage protocol, comprising five sets of 10 maximum eccentric contractions using an isokinetic dynamometer. After muscle damage protocol, the subjects performed the intervention according to the group they were allocated, lasting 30 minutes with an intensity of 60% VO2max, regardless of the type. Significant differences between the groups in the sample characterization parameters were observed. There was no significant difference between groups in all variables. There was a significant reduction in torque in the periods immediately after (IP), 24h, 48h and 72h compared to the Pre period in all groups. There was a significant increase in pain at times 24h, 48h and 72h compared to the Pre period in all groups. A significant increase in muscle thickness of RF was observed in 24h period. The echo intensity was higher in both RF and VL in periods of 48h and 72h compared to the Pre period. There was no significant difference in plasma concentrations of CK and LDH between the evaluation periods. Our results illustrate that the performance of active recovery, in the adopted parameters, either in cycle ergometer or treadmill, does not change the process of recovery after muscle damage.

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.