Efeitos da fotobiomodulação sobre a fadiga e dano muscular induzidos por estimulação elétrica neuromuscular em indivíduos saudáveis

Abstract

A presente dissertação teve como objetivo avaliar os efeitos agudos da fotobiomodulação (FBM) e da FBM-sham em indivíduos saudáveis, aplicadas antes de um protocolo de fadiga evocada por estimulação elétrica neuromuscular (EENM). Esses efeitos agudos foram avaliados em parâmetros neuromusculares de fatigabilidade (torque isométrico máximo, torque do abalo supramáximo, atividade elétrica, trabalho total da integral da curva torque-tempo, redução do torque evocado), no dano muscular (ecointensidade, dor muscular de início tardio), no desconforto (escala visual analógica – EVA, algometria) e na funcionalidade (Single Hop Test - SHT, Teste de subir e descer escadas). A dissertação está dividida em três capítulos a saber: Capítulo I: Revisão da literatura referente à EENM e à FBM, tendo conceitos básicos, parâmetros de tratamentos, aplicação na prática clínica, e efeitos terapêuticos. Também abordamos tópicos como os tipos de fadiga existentes e as evidências encontradas na literatura dos estudos que utilizaram FBM para prevenir a fadiga e o dano muscular produzidos pela EENM. Capítulo II: Descrição dos Métodos: Os participantes visitaram o laboratório em nove dias, sendo que foram submetidos à familiarização com as técnicas e protocolos no primeiro dia, avaliação do primeiro membro nos quatro dias seguintes, e os quatro dias finais para a avaliação do segundo membro. A familiarização dos sujeitos foi efetuada com o ultrassom (US), com a contração voluntária máxima isométrica (CVMI), com os testes funcionais e com a EENM. No segundo dia foi realizado o protocolo de fatiga; porém, antes do protocolo de fadiga evocada pela EENM, se aplicou FBM ou FBM-sham (de forma randomizada) nos extensores do joelho de cada um dos membros. Um intervalo de sete dias foi observado entre os momentos de intervenção nos dois membros (período de “wash out”). Foram utilizados 8 pontos de aplicação da FBM e cada ponto foi tratado por 30s, com uma dose de 6J por diodo (sonda com 5 diodos), ou seja, 30J por local, totalizando 240J no membro inferior que recebeu FBM. A seguir, os sujeitos foram submetidos a um protocolo de fadiga de EENM (20 minutos de duração, duração de pulso = 1 ms, tempos de contração-repouso de 5s:10s, e uma frequência de 100 Hz). Após o protocolo de fadiga evocada, foram avaliadas as variáveis de dor, desconforto e desempenho nos testes funcionais SHT e teste de subir e descer escadas. Para avaliar o dano muscular, foram coletadas nove imagens de ultrassom do músculo reto femoral (RF) e 3 do vasto lateral (VL). O nível de desconforto foi obtido por meio da EVA e do algômetro, o qual foi aplicado em todos os três extensores do joelho. Para os músculos RF e VL, o algômetro foi aplicado a 50% da linha entre a espinha ilíaca anterossuperior e a borda superior da patela, enquanto para o vasto medial (VM) o ponto de aplicação foi a 50% da linha entre a borda superior da patela e o ventre do músculo. A força voluntária máxima foi avaliada por meio de três CVMIs dos extensores do joelho pré protocolo de fadiga e uma CVMI pós protocolo de fadiga para avaliação do índice de fadiga. Além disso, os participantes executaram os testes funcionais pré e pós protocolo de fadiga a fim de avaliar os efeitos da fadiga e da FBM e FBM-sham na funcionalidade. Todas as variáveis mencionadas acima foram mensuradas novamente após o protocolo de fadiga evocada e pós 24h, 48h e 72h do protocolo de fadiga. Todas as mesmas etapas foram realizadas no outro membro. Na análise dos dados, inicialmente foi realizada estatística descritiva e avaliação da normalidade dos dados por meio do teste de Shapiro-Wilk. As comparações envolvendo os fatores membro (FBM e FBM-sham) e também os momentos (Pré, Pós-imediato, Pós-24h, Pós-48h e Pós-72h) foram realizadas utilizando o modelo de Equações de Estimação Generalizadas com um gama log link para resposta de escala. Quando foi identificada diferença estatisticamente significativa entre os momentos, foi utilizado o teste post hoc LSD (Least Significant Difference). Para comparações envolvendo as variáveis apenas com os momentos Pré e Pós-Imediato, foi utilizado o teste U de Mann-Whitney. Todas as informações quantitativas foram apresentadas como média e erro padrão, exceto para as variáveis de caracterização onde foram utilizados valores de média e desvio padrão. O nível de significância para todas as análises estatísticas foi fixado em p<0,05. Capítulo III: Resultados e Discussão. Participaram do estudo 12 jovens saudáveis (mulheres = 6 e homens = 6; idade = 28 ± 5,5 anos). Na avaliação do dano muscular no RF e VL, não foram observadas diferenças significativas entre os membros (FBM e FBM-sham) e nem entre os momentos (p>0,05). Em relação ao desconforto, também não foram observadas diferenças significativas entre os membros (p>0,05), porém houve aumento do desconforto imediatamente após o protocolo de fadiga tanto para FBM quanto para FBM-Sham (p<0,05). O protocolo de fadiga gerou aumento do desconforto sentado e diminuição dos limiares dor dos músculos RF, VL e VM (p<0,05). Quanto às variáveis de fadiga durante o protocolo, não houveram diferenças significativas entre os membros, e a fadiga evocada pela EENM foi observada em ambos os membros. Em relação aos testes funcionais, também não houve diferença significativa entre os membros (p>0,05), porém sim entre os momentos, tendo uma queda do desempenho imediatamente após o protocolo de fadiga (p<0,05). No desconforto ao subir e descer escadas, foi observado aumento em ambos os membros (p<0,05) após a fadiga evocada. Porém, o desempenho do SHT no membro FBM não diminuiu após o protocolo de fadiga, enquanto que no membro FBM-sham isso aconteceu. Conclusão: Não foram observadas diferenças significativas entre os membros no desconforto, no dano e no desempenho dos testes funcionais. Esses achados sugerem que a FBM não tem um impacto significativo sobre os efeitos deletérios da EENM, o que reduz a sua utilização no aumento do desempenho e sua aplicabilidade clínica na redução da fadiga e do dano muscular.

The present dissertation aimed to evaluate the effects of photobiomodulation (PBM) and PBM-sham in healthy individuals, applied before a fatigue protocol induced by neuromuscular electrical stimulation (NMES). These acute effects were assessed on neuromuscular parameters of fatigability (maximum isometric torque, supramaximal twitch torque, total work obtained by the torque-time integral, evoked torque reduction), muscle damage (echointensity, delayed onset muscle soreness), discomfort (visual analog scale - VAS, algometer), and functionality (Single Hop Test - SHT, stair ascend and descent Test). The dissertation is divided into three chapters as follows: Chapter I: Literature review on NMES and PBM, covering basic concepts, treatment parameters, clinical application, and therapeutic effects. We also addressed topics such as the types of fatigue and the evidence found in the literature regarding the use of PBM to prevent fatigue and muscle damage evoked by NMES. Chapter II: Methods: Participants came to the laboratory for 9 days, with the first day for familiarization, followed by the first leg evaluation in the next 4 days, and 4 days for the second leg. Familiarization was performed with ultrasound (US), maximal voluntary isometric contraction (MVIC), functional tests, and NMES. On the second day, the fatigue protocol was performed, but before the NMES fatigue protocol, either PBM or PBM-sham was applied to the knee extensors of each leg in a randomized fashion. A 7-day interval was observed between interventions to warrant a wash out period. Eight PBM application points were used, with each point treated for 30 seconds with a dose of 6 J per diode (probe with 5 diodes), totaling 30 J per location, and 240 J in the PBM limb. Subsequently, the subjects underwent a NMES fatigue protocol (20 minutes duration, pulse duration = 1 ms, contraction-rest times of 5 s:10 s, and a stimulation frequency of 100 Hz). To assess muscle damage, 9 US images of the rectus femoris (RF) muscle and 3 of the vastus lateralis (VL) muscle were collected. Discomfort level was measured using VAS and an algometer that was applied to all knee extensors. For the RF and VL muscles, the algometer was applied at 50% of a line between the anterior superior iliac spine and the upper edge of the patella, while for the vastus medialis (VM) it was applied at 50% of the distance between the upper edge of the patella and the muscle belly. Participants performed 3 MVICs of the knee extensors prefatigue protocol and 1 MVIC post-fatigue protocol to assess the fatigue index. In addition, they also performed the functional tests pre- and post-fatigue protocol to evaluate the effects of fatigue and PBM (or PBM-sham) on functionality. The aforementioned variables were measured again after 24, 48, and 72 hours of the fatigue protocol. The same steps were carried out for the other leg. Regarding the data analysis, descriptive statistics were performed, as well as an assessment of data normality using the Shapiro-Wilk test. Comparisons involving the factors limb (PBM and PBM-sham) and moments (Pre, Immediately after, Post-24 hours, Post-48 hours, and Post-72 hours) were conducted using the Generalized Estimating Equations model with a gama log link for scale response. When a statistically significant difference was identified among the time moments, the LSD (Least Significant Difference) post hoc test was used. For comparisons involving the variables with only the pre and immediately after time-moments, the Mann-Whitney U test was used. All quantitative information is presented as mean and standard error, except for the characterization variables where mean and standard deviation values were used. The significance level for all statistical analysis was set at p<0.05. Chapter III: Results and Discussion: Twelve healthy young individuals participated in the study (women = 6 and men = 6; age = 28 ± 5.5 years). In the assessment of muscle damage in the RF and VL, no significant differences were observed between the limbs (PBM and PBM-sham) or between the moments (p>0.05). Regarding discomfort, no between-limbs differences were found (p>0.05), but there were differences between the moments (p<0.05). The fatigue protocol resulted in increased sitting discomfort and decreased pain thresholds in the RF, VL, and VM muscles (p<0.05). Regarding the fatigue variables during the protocol, there were no differences between the limbs, and fatigue effects were observed in both limbs. Regarding functional tests, no differences were observed between the limbs (p>0.05), but there were differences between the moments (p<0.05). Discomfort during stair climbing and descending showed an increase in both limbs after fatigue (p>0.05). However, the performance in the SHT did not decrease after the fatigue protocol in the PBM limb, while it did in the PBM-sham limb. Conclusion: No significant differences were observed among the limbs for discomfort, muscle damage, and functional test performance. These findings suggest that PBM does not have a significant impact over the deleterious NMES effects, which reduces its use in increasing performance as well as its applicability in clinical practice to reduce fatigue and muscle damage.