Effects of caffeine ingestion on high-intensity aerobic exercise in hypoxia : physiological and perceptual parameters

Introdução: Apesar de ser uma substância extensivamente estudada no âmbito do desempenho físico, a cafeína e seus efeitos no desempenho em altitude (hipóxia) foram estudados em apenas 2 investigações científicas (Berglund & Hemmingsson 1982; Fulco et al 1994), sugerindo que esta tem seus efeitos potencializados nesse ambiente. As únicas variáveis analisadas foram percepção de esforço e parâmetros cardiorrespiratórios. Porém, um dos mecanismos de ação sugeridos da cafeína é no sistema neuromuscular que, em hipóxia, sofre com uma mais rápida ocorrência de fadiga. Objetivo: Investigar o efeito da cafeína no desempenho aeróbio em hipóxia nos parâmetros psicofisiológicos, em particular seus efeitos na fadiga periférica e central. Métodos: Sete sujeitos (29 ± 6 anos, 179 ± 8 cm, 75 ± 8 kg, VO2máx 51 ± 5 ml.kg-1) participaram desse estudo duplo-cego e randomizado. Primeiro realizaram um teste incremental máximo em hipóxia (FIO2 = 0,15) para determinar a potência pico. A segunda e terceira visita consistiu em um período fixo de 6 min de exercício, seguido de um teste constante até a exaustão, ambos a _80% da potência pico e em hipóxia. Lactato, SpO2, percepção de esforço, frequência cardíaca, e fadiga periférica e central foram mensuradas. Resultados: Durante o teste incremental, a potência pico alcançada foi de 275 ± 38 W, com valores finais de percepção de esforço, lactato, frequência cardíaca e SpO2 de 18 ± 1, 13 ± 2 mmol/l, 179 ± 10 bpm, e 81 ± 5%, respectivamente. Tempo até a exaustão foi significativamente maior (11,8%) na condição cafeína (402 ± 137 s) comparado à condição placebo (356 ± 112 s) (P = 0,016). Tempos individuais foram maiores com cafeína em 6 dos 7 sujeitos. Variação intra-sujeito foi de -5 a 23% (-10 a 74 s). Cafeína teve um impacto significativo na subescala de humor fadiga, apresentando menores valores, enquanto a subescala vigor apresentou tendência a ser maior nessa condição. A percepção de esforço apresentou menores valores para o grupo cafeína durante o teste até exaustão. Tanto para o período de 6 minutos como durante o teste de tempo até a exaustão, a frequência cardíaca foi maior para o grupo cafeína. Enquanto SpO2 foi menor para o grupo cafeína apenas durante o período de 6 minutos, os valores de lactato não diferiram entre os grupos, mas apresentaram tendência a maiores valores na condição cafeína. Os valores de contração voluntária máxima apresentaram declínio significativo, com maior queda para o grupo cafeína. Já os valores de ativação voluntária e estímulos duplos, apesar de decrescerem, não foram diferentes entre as condições. Por fim, todos os parâmetros de oxigenação não diferiram entre as condições. Conclusão: O efeito ergogênico da cafeína em altitude ocorreu concomitantemente a alterações no estado de humor, percepção de esforço, sinais eletromiográficos, frequência cardíaca e contração voluntária máxima.Introduction: Despite being a substance extensively studied in the physical performance scope, caffeine and its effects on performance in altitude (hypoxia) have been studied only in 2 scientific investigations (Berglund & Hemmingsson 1982; Fulco et al 1994), and it is suggested that is has greater effects in this environment. The variables analyzed were only perception of effort and cardiorespiratory parameters. However, one of the suggested caffeine's mechanisms of action is upon the neuromuscular system that, in hypoxia, presents a faster development of fatigue. Aim: Study the effects of caffeine during aerobic performance in hypoxia in the psychophysiological parameters, in particular its effects on peripheral and central fatigue. Methods: Seven subjects (29 ± 6 years, 179 ± 8 cm, 75 ± 8 kg, VO2max 51 ± 5 ml.kg-1) participated in this randomized double-blind study. First it was performed a maximal incremental test in hypoxia (FIO2 = 0.15) to determine peak power output. The second and third visits consisted of a fixed period of 6 min of exercise, followed by a time to exhaustion test, both at _80% of peak power output and in hypoxia. Lactate, SpO2, perception of effort, heart rate, and peripheral and central fatigue were measured. Results: During the incremental test, peak power output reached was 275 ± 38 W, with end-values of perception of effort, lactate, heart rate and SpO2 of 18 ± 1, 13 ± 2 mmol/l, 179 ± 10 bpm, and 81 ± 5%, respectively. Time to exhaustion was significantly longer (11.8%) with caffeine (402 ± 137 s) compared to placebo (356 ± 112 s) (P = 0.016). Individual times were longer with caffeine in 6 out of 7 subjects. Intra-subject variability was from -5 to 23% (-10 to 74s). Caffeine had a significant impact on the mood subscale fatigue, presenting lower values, while the subscale vigor presented a trend to be higher in this condition. Perception of effort presented lower values in the caffeine condition during time to exhaustion test. Both to the fixed period of 6 minutes and to the time to exhaustion test, heart rate was higher in the caffeine condition. While SpO2 was lower with caffeine only during the fixed period of 6 minutes, lactates values did not differ between groups, but presented a trend to be higher during the caffeine condition. Values of maximal voluntary contraction showed a significant reduction, with greater reduction in the caffeine condition. However, voluntary activation and doublet values, despite decreasing, were not different between conditions. Finally, all the brain oxygenation parameters did not differ between conditions. Conclusion: The ergogenic effect of caffeine at altitude occurred concomitantly with alterations in mood state, perception of effort, electromyographic signals, heart rate and maximal voluntary contraction