The Relationship Between V̇o2 and Muscle Deoxygenation Kinetics and Upper Body Repeated Sprint Performance in Trained Judokas

Abstract

Judo is a sport characterized by short periods of maximal-intensity activity, interceded with short periods of rest, akin to repeated sprint efforts. Moreover, it relies heavily on upper body musculature. The maintenance of performance over the course of several repeated sprint efforts seems to be related to the ability to recover quickly in between efforts, which has been linked to muscular oxidative capacity. The measurement of oxygen uptake kinetics (V̇O₂ Kinetics) and muscle haemoglobin/myoglobin deoxygenation kinetics ([HHb] kinetics) constitute noninvasive parameters that provide a surrogate of muscular oxidative capacity. The purpose of this study was to determine if an association could be established between V̇O₂ Kinetics, [HHb] kinetics, and other parameters of aerobic fitness and upper body repeated sprint (RSA) performance, and if these associations were observed in a separate group of trained judo athletes (JT) and in a group of untrained individuals (UT).

Fifteen participants, consisting of eight judo athletes (age 21,1 ± 3,0 yr, height 172,3 ± 4,5 cm, body mass 71,5 ± 7,1 kg) and seven healthy individuals untrained in upper body exercise modalities (age 22,6 ± 1,0 yr, height 172,71 ± 4,5 cm, age 64,29 ± 5,8 kg) were recruited as participants for the study. Each participant completed an arm crank incremental test to determine peak oxygen consumption (peak V̇O₂), maximal aerobic power (MAP) and the first ventilatory threshold (VT1). On a subsequent day, two heavy-intensity square-wave exercise transitions of 6 minutes at 20% Δ (20% the workload ranging from VT1 to MAP) were performed to determine V̇O₂ and [HHb] kinetics. On a following session, participants performed an upper body RSA test (4 sprints x 15:45-s work: rest), where [HHb] parameters were monitored, along with peak (PPO) and mean (MPO) power output, total work performed (W) over the course of each sprint. During all testing sessions, pulmonary gas exchange variables were measured breath-by-breath and [HHb] data of the triceps brachii was monitored by near-infrared spectroscopy (NIRS).

All correlations were established for the JT and UT groups, separately, and for a group of heterogenous fitness level consisting of the whole sample.No significant correlations were found between V̇O₂ and [HHb] kinetics and upper body RSA performance both in the JT group and the UT group. However, a strong negative correlation was found between the MAP and the decrease in PPO (↓PPO) between the first and last sprint (r = -0,74, p = 0,002) and a strong positive correlation was found between the MAP and the accumulated work (ΣWork) throughout the four sprints (r = 0,83, p < 0,001) when we consider the whole sample as a heterogenous group and in the UT group. A strong negative correlation was found between the peak V̇O₂ and the ↓PPO between the first and last sprint (r = -0,81, p < 0,001) and a strong positive correlation was found between the peak V̇O₂ and the ΣWork throughout all sprints (r = 0,70, p = 0,004) when we consider the whole sample as a heterogenous group and in the UT group. Significant strong negative correlations were observed between the peak V̇O₂ and the ↓PPO (r = -0,83; p = 0,022), the decrease in mean power output (↓MPO) (r = -0,80; p = 0,030) and the decrease in work (↓Work) performed between the first and fourth sprints (r = -0,80; p = 0,030) when we consider the whole sample as a heterogenous group and in the UT group. A linear regression found Maximal [HHb] amplitude (Max. A[HHb]) in the fourth sprint and peak V̇O₂ to be significant predictors of ΣWork throughout all sprints. When each group is analysed separately, no significant predictors of ΣWork throughout the upper body RSA test were found.

Alternate abstract:

O judo é uma modalidade desportiva caracterizada pela execução de períodos de atividade de intensidade máxima, intercedidos por períodos de pausa/recuperação reduzidos, de forma análoga a um regime de trabalho em sprints repetidos. Para além disso, é uma modalidade que solicita de forma preponderante os grupos musculares dos membros superiores. A capacidade de manter o nível de desempenho ao longo de uma sequência de esforços de sprints repetidos parece estar associada à capacidade de recuperar rapidamente entre esforços, o que parece estar em parte dependente da capacidade oxidativa dos grupos musculares implicados no esforço. A determinação da cinética de consumo de oxigénio (cinética do V̇O2) e da cinética da desoxigenação da haemoglobina/mioglobina (cinética de [HHb]) constituem formas não-invasivas de estudar a capacidade oxidativa muscular.

O propósito do presente estudo foi determinar o grau de relação entre variáveis da cinética do V̇O2, cinética da [HHb] e/ou outras variáveis de desempenho aeróbio e variáveis de desempenho em sprints repetidos (RSA) de membros superiores (MS), e se estas associações se verificam num grupo de atletas de judo treinados (JT) e num grupo de participantes não-treinados (UT).

Quinze participantes, consistindo num grupo de oito atletas de judo e sete participantes não treinados em modalidades de exercício envolvendo os membros superiores, foram recrutados. Cada participante realizou um teste progressivo máximo num ergómetro de braços para determinação do pico de consumo de oxigénio (peak V̇O2), a potência aeróbia máxima (MAP) e o primeiro limiar ventilatório (VT1). Numa avaliação subsequente, realizaram duas transições de exercício de carga constante de seis minutos, num domínio de intensidade pesada, a 20% Δ (20% da carga que dista entre a carga ao VT1 e a MAP), para determinação da cinética do V̇O2 e a cinética de [HHb]. Numa outra avaliação, foi realizado um teste de sprints repetidos de MS (4 sprints, 15-s trabalho, 45-s repouso), em que foram monitorizadas variáveis da cinética de [HHb], bem como o pico de potência (PPO) e potência média (MPO) obtidos em cada sprint, o trabalho total (Work) realizado, e as alterações nas variáveis de desempenho ao longo do teste. As variáveis cardiorrespiratórias foram obtidas com recurso a um sistema de análise de gases breath-by-breath, e as variáveis da cinética de [HHb] do tricípite braquial com recurso a espectroscopia de infravermelho-próximo (NIRS).

Todas as correlações foram estabelecidas para o grupo JT e UT, de forma separada, e também considerando a amostra completa como um grupo com estado de treino heterogéneo.

Não parecem existir correlações significativas entre variáveis da cinética do V̇O2 e de [HHb] e o desempenho em sprints repetidos de MS no grupo JT ou no grupo UT. No entanto, foi observada uma correlação negativa forte entre a MAP e o decréscimo no PPO (↓PPO) entre o primeiro e o último sprint (r = -0,74, p = 0,002) e uma correlação positiva forte entre a MAP e o trabalho acumulado (ΣWork) ao longo dos quatro sprints (r = 0,83, p < 0,001) quer no grupo heterogéneo, quer no grupo UT. Verificou-se uma correlação negativa forte entre o peak V̇O2 e o ΣWork ao longo dos quatro sprints (r = 0,70, p = 0,004) quer no grupo heterogéneo, quer no grupo UT. Foram observadas correlações negativas fortes significativas entre o peak V̇O2 e o ↓PPO (r= -0,83; p = 0,022), o decréscimo na potência média obtida (↓MPO) (r =-0,80, p = 0,030) e o decréscimo no trabalho (↓Work) realizado (r = -0,80, p = 0,030) ao longo dos quatro sprints quer no grupo heterogéneo, quer no grupo UT. Uma regressão linear revelou que a amplitude máxima de [HHb] no quarto sprint e o V̇O2 pico correspondem a preditores significativos do ΣWork ao longo dos quatro sprints. Quando cada grupo é analisado de forma individual, não se verificaram nenhuns preditores significativos do ΣWork ao longo do protocolo de sprints repetidos.