G.F. Borges^I, A.M. Teixeira^II, J.P. Ferreira^II

^IInstituto de Saúde e Biotecnologia/UFAM, Brasil. Doutoranda em Ciências do Desporto pela Faculdade de Ciências do Desporto e Educação Física da Universidade Coimbra, Portugal.
^IICentro de Investigação no Desporto e na Actividade Física, Faculdade de Ciências do Desporto e Educação Física da Universidade Coimbra, Portugal.

Endereço para correspondência

RESUMO

O efeito da suplementação com hidratos de carbono ou da modificação da dieta tem sido apresentada como influenciadora do número de leucócitos plasmáticos e em alguns casos das respostas imunes associadas ao exercício físico, podendo reduzir os riscos de infeções. O objetivo desta meta-análise foi verificar a eficácia da suplementação com hidratos de carbono (CHO) na atenuação da leucositose induzida após o exercício físico. As bases selecionadas foram PubMed, EBSCO, SciELO e Science Direct, o período selecionado para busca foi de Janeiro de 1999 a Junho de 2010. Foram incluídos 17 estudos que apresentavam suplementação com CHO. Na sua grande maioria, a suplementação foi feita através da administração de uma bebida. A suplementação de CHO no exercício físico quando comparado com um grupo controlo (placebo) teve um efeito para o número total de leucócitos de Z = 4.35, de linfócitos Z = 3.24 e neutrófilos Z = 3.30, todos estatisticamente significativos (p < .05). Para o número total de monócitos Z = 2.16 (p > .05) não foi estatisticamente significativo. A partir dos resultados desta meta-análise pode-se verificar que a suplementação com hidratos de carbono no exercício físico pode ser eficaz em relação à proteção e à manutenção da “saúde” no sistema imunitário.

Palavras-chave: exercício físico, hidratos de carbono, sistema imunitário, meta-análise, leucócitos

Meta-analysis of the effect on immune system of carbohydrate supplementation on exercise

ABSTRACT

The effect of carbohydrate supplementation or dietary modification has been presented as influential in the number of leukocytes in plasma and in some cases in the immune responses associated with exercise, which could reduce the risk of infections. The purpose of this meta-analysis was to evaluate the effectiveness of the effect of carbohydrate supplementation in the attenuation of leukocytosis, induced after exercise. The selected databases were PubMed, EBSCO, Science Direct and SciELO, the search for the selected period was January 1999 to June 2010. We included 17 studies that showed supplementation with CHO. In the majority, supplementation was done by administering a drink. Supplementation of CHO in the exercise group when compared with control (placebo) had an effect on the total number of leukocytes Z = 4.35, lymphocytes Z = 3.24 and neutrophils Z = 3.30, all statistically significant (p < .05). For the total number of monocytes Z = 2.16 (p > .05) this was not statistically significant. The results of this meta-analysis showed that carbohydrate supplementation on physical exercise could be effective with respect to protection and maintenance of health in the immune system.

Keywords: exercise, carbohydrates, immune system, meta-analysis, leukocytes

O exercício físico é capaz de induzir um quadro de leucocitose, este processo consiste no aumento da concentração da circulação de glóbulos brancos no sangue, dependente da duração e intensidade do exercício (Opdenakker, Fibbe & Van, 1998; Risøy et al., 2003). Os efeitos da leucocitose ocasionada pelo exercício físico parecem ser semelhantes em indivíduos jovens e idosos (Ceddia et al., 1999).

A ingestão de bebidas suplementadas com hidratos de carbono (CHO) tem sido associada com altos níveis de glicose plasmática, atenua a secreção do cortisol, aumenta a resposta da hormona do crescimento. Também foi observado que durante exercícios prolongados essa ingestão está associada a uma menor perturbação no total e na diferenciação do número de leucócitos circulantes e na atenuação das respostas funcionais no número de células imunes e mediadores, incluindo linfócitos, neutrófilos e citocinas inflamatórias (Nieman, 1998; Petersen et al., 1999). A partir dessa resposta existe uma hipótese que essa ingestão seria capaz de atenuar o quadro de leucocitose (Nieman, 2000).

Outras mudanças também são verificadas quando ocorre essa suplementação como a redução das perturbações em granulócitos, nos monócitos fagócitos, na atividade oxidativa e também na diminuição das respostas de citocinas pro- e anti-inflamatórias (Nieman & Petersen, 1999).

Dois principais mecanismos têm ligado a baixa ingestão de hidratos de carbono a distúrbios da função imune, uma delas seria o mecanismo associado à imunossupressão indiretamente via o estresse hormonal e o outro seria a imunossupressão direta devido à depleção da glicose (Pyne & Burke, 2000). As células do sistema imune apresentam altas taxas metabólicas e a glicose é um importante combustível para as suas células, incluindo linfócitos, neutrófilos e macrófagos (Calder, 1995).

A suplementação com glutamina e sua relação com o sistema imune é uma área que vem ganhando atenção dos investigadores, pois esta serve como substrato primário na formação de leucócitos e é necessária para a resposta miogênica linfocitária (Field, Johnson, & Pratt, 2000). A glicose é também destacada como um importante substrato para os leucócitos (Venkatraman & Pendergast, 2002). Consequentemente a suplementação de CHO poderia melhorar a função imune durante e em resposta ao exercício físico, pois poderia conservar a glutamina e manter a glicose necessária para os leucócitos.

Além disso, a suplementação com CHO reduz a elevação da resposta do cortisol durante o exercício físico, o que é também um fator de regulação imunológica, principalmente em respostas agudas ao exercício físico intenso e prolongado (Mitchell, Pizza, Paquet, Forrest, & Braun, 1998). Estudos sobre a ligação entre a suplementação, stress hormonal, distribuição celular e função imune têm aumentado, no entanto muitas questões estão ainda por responder, nomeadamente em relação ao tipo de CHO utilizados, ao momento da suplementação e ao tipo de exercício executado (Braun & Von Duvillard, 2004).

Na pesquisa por nós realizada para esta metaanálise, nenhuma revisão sistemática foi encontrada até o momento que relatasse especificamente os efeitos da suplementação com CHO durante e após o exercício físico no número de leucócitos, nomeadamente nas subpopulações de monócitos, linfócitos e neutrófilos e nem se este tipo de suplementação é capaz de evitar alterações nestas populações.

A partir desse contexto é importante investigar de que forma a função imunitária e a distribuição celular, leucocitária, que é afetada pelo exercício físico, pode ser influenciada pela ingestão de suplementação de hidratos de carbono, e se seus efeitos são suficientes para de alguma forma evitar ou prevenir prejuízos ao sistema imunitário. Sendo assim o presente estudo permite destacar recomendações sobre a efetividade do uso de CHO (hidratos de carbono) antes e durante o exercício físico.

O objetivo desta meta-análise foi avaliar a eficácia da suplementação de hidratos de carbono no sistema imunológico, especificamente nos leucócitos (especificamente em monócitos, neutrófilos e linfócitos) logo após a realização de diferentes tipos de exercício físico.

MÉTODO

Pesquisa de Estudos

Critério para inclusão ou exclusão dos estudos na revisão

A seleção dos estudos passou por diversas etapas, e após leitura criteriosa, utilizou-se os critérios de inclusão e exclusão e foram selecionados 17 estudos para realização da meta-análise.

Foram incluídos indivíduos saudáveis, atletas, ou praticantes de esportes, não houve restrição por sexo. Foram excluídos estudos com crianças ou com indivíduos não saudáveis, pois os dados provenientes dessas amostras poderiam apresentar diferentes quantidades de leucócitos provenientes da interferência de outros fatores que não o da suplementação de hidratos de carbono e exercício físico, o que poderia ser um viés para o presente estudo. Para serem incluídos os estudos deveriam apresentar pelo menos um grupo experimental com suplementação de CHO e um grupo controlo.

Quando o estudo apresentava mais de um momento foram incluídos somente os dados do primeiro momento, pois caso contrário, ao inserirmos novamente os resultados de um mesmo estudo poderíamos superestimar ou subestimar o verdadeiro efeito da suplementação, a escolha do primeiro momento do estudo foi pelo facto de ser o primeiro contacto dos participantes com a suplementação de hidratos de carbono, aproximando-os das características encontradas nos demais estudos onde só havia um único momento de estudo.

Quando num mesmo estudo eram apresentadas diferentes dosagens de suplementação, optamos por incluir somente a dosagem que mais se aproximava dos demais estudos, visto que o cálculo do efeito leva em conta o número de indivíduos e assim poderíamos estar subestimando ou superestimando o resultado final. Estudos que investigaram o exercício em altas temperaturas (Lim, Byrne, Chew, & Mackinnon, 2005; Peake et al., 2008) foram excluídos como forma de homogeneizar as intervenções, devido o facto de serem situações muito específicas, e estarem utilizando outros mecanismos que afetam o número de leucócitos e não somente a suplementação ministrada.

No presente estudo, foram consideradas apenas intervenções que contemplavam a suplementação de hidratos de carbono, sendo incluídos estudos, independentemente do modo de ingestão do suplemento pelos sujeitos ou tipo de produto ingerido. Por último a suplementação prevista deveria ocorrer antes ou durante a prática de exercício físico, no entanto, os participantes que receberam também suplementação após o exercício físico não foram excluídos.

A colheita de sangue nas investigações incluídas nesta meta-análise foi sempre realizada imediatamente após a realização de exercício físico ou no máximo até 60 minutos após a sua realização, estudos com colheitas realizadas para além deste período de tempo não foram incluídos na presente meta-análise. Os resultados referentes aos eosinófilos não foram igualmente incluídos nesta meta-análise uma vez que eram poucos os estudos que apresentavam esses dados.

Os estudos que não referiam as informações necessárias para a verificação dos critérios de inclusão ou exclusão utilizados ou nos quais não foi encontrado o texto completo para obter tais informações também foram excluídos. Também foram excluídos estudos de Revisão Sistemática ou Meta-análise que mencionavam o tema selecionado, pelo facto de não serem fontes primárias de dados para o presente estudo.

Análise dos Dados

Depois de selecionados os estudos, os dados foram inseridos, analisados e projetados em gráficos tipo forest plots e funnel plot com o auxílio de software informático específico, mais propriamente o programa Rev Man (Review Manager ) Version 5.0. Copenhagen: The Nordic Cochrane Centre, The Cochrane Collaboration, 2008.

Os dados foram classificados como sendo contínuos, tendo sido extraídos os valores de média e do desvio padrão bem como o total de indivíduos pertencentes ao grupo controlo e também ao grupo experimental. Os resultados apresentados com o erro padrão foram transformados em desvio padrão, devido ao facto de se unificar os dados a fim de se realizar a análise (Paes, 2008). Após a inserção dos dados no programa específico, estes foram redigitados formando uma nova base, base esta que apresentava as mesmas características que a primeira, podendo assim confrontá-las e reduzir o risco de erros de digitação.

Para medir o tamanho do efeito (effect size) foi utilizado um intervalo de confiança de 95%, os resultados foram inseridos e apresentados de forma a avaliar também a heterogeneidade (Chi² e p < .05) e a inconsistência (I²) para cada conjunto de dados (Higgins, Thompson, Deeks, & Altman 2003).

Para a seleção dos estudos observou-se cuidadosamente possíveis vieses que pudessem prejudicar os resultados apresentados por cada estudo. As variáveis analisadas são muito sensíveis a mudanças ambientais, mudanças hormonais e a outros fatores. Nos artigos selecionados muitos destes fatores estavam controlados, quase todos foram descritos, e não pareceram apresentar risco para a realização dessa meta-análise. O gráfico de dispersão no formato de funil foi utilizado para avaliar o risco de viés de publicação, por meio da avaliação da assimetria aplicado ao gráfico (Egger, Davey, Schneider, & Minder, 1997). Quando não há risco de viés de publicação, obtém-se a figura de um funil invertido (Higgins & Green, 2009). Os valores do gráfico de funil não são sistematicamente examinados, e a simetria (ou assimetria) tem geralmente sido definida informalmente, por meio de avaliação visual (Egger, Davey, Schneider, & Minder, 1997).

Apesar dos estudos selecionados serem similares em diversos aspectos, e respeitarem os critérios de inclusão e exclusão, para a realização da análise assumiu-se a existência de diferenças entre os estudos na magnitude do efeito, uma vez que os estudos diferem quanto aos participantes, às características físicas, ao tipo de exercício físico realizado e ao modo de ingestão de CHO. Sendo assim foi utilizado para realização desta meta-análise o modelo de Efeitos Aleatórios (Borenstein, Hedges, Higgins, & Rothstein, 2009), o tamanho de efeito global (Z) e p para cada grupo de estudos referentes a leucócitos (linfócitos, neutrófilos, monócitos) que serão apresentados nos resultados a seguir.

RESULTADOS

Na presente meta-análise foram incluídos um total de 17 estudos que apresentavam suplementação com CHO. Na sua grande maioria, a suplementação foi feita através da administração de uma bebida (Bishop et al., 2009; Bishop et al., 2005; Bishop, Blannin, Robson, Walsh, & Gleeson, 1999; Carlson et al., 2008; Chan, Koch, Benedict, & Pottteiger, 2003; Green, Croaker, & Rowbottom, 2003; Koch, Potteiger, Chan, Benedict, & Frey, 2001; Lancaster et al., 2005; Mendes et al., 2009; Nieman et al., 2006; Nieman et al., 2004; Nieman et al., 2003; Scharhag, Meyer, Gabriel, Auracher, & Kindermann 2002; Starkie et al., 2000; Timmons, Tarnopolsky, & Bar-Or, 2004), no entanto, houve casos em que ela foi administrada na dieta (Bishop et al., 2001) dos participantes. Outra forma de ingestão também encontrada foi, sob a forma de gel (Peake et al., 2008), entretanto esse estudo não foi selecionado na presente meta-análise, pois os seus resultados eram referentes ao exercício físico realizado a elevadas temperaturas, não respeitando assim os critérios de inclusão previamente descritos.

Quando avaliamos o risco de viés de publicação (Figura 1), por meio de assimetria para cada conjunto de estudos sobre a utilização de suplementação de CHO no exercício físico e os parâmetros hematológicos avaliados verificamos que o conjunto de dados que apresentou maior risco de apresentar viés de publicação de acordo com a assimetria apresentada foram os neutrófilos seguidos pelo grupo de dados dos leucócitos que também apresentou alguma assimetria. Os dados dos monócitos e dos linfócitos foram mais simétricos quase não apresentando riscos de viés de publicação. Este risco de viés não pode ser demasiadamente valorizado, levando-se em conta o número de estudos utilizados por esta meta-análise.

Figura 1. Gráficos de dispersão no formato de funil que apresentam a relação da diferença da média (MD) entre o grupo experimental e o grupo controlo, e erro padrão [SE (MD)] de cada grupo de dados dos estudos incluídos nessa meta-análise

A tabela 1 apresenta os estudos selecionados para a meta-análise com Autor/Ano, participantes do estudo (número de indivíduos, a média e o desvio padrão da idade), intervenção que foi utilizada ou protocolo de exercícios, intervenção hidratos de carbono (informações sobre quando foi ingerida, a quantidade e diferenças entre grupo experimental e grupo controlo); Métodos (quais foram os métodos utilizados para medir a quantidade de leucócitos e citocinas plasmáticas); Resultados (apresentação dos principais resultados destacados pelos estudos); Conclusões (apresenta as principais conclusões dos estudos) e Eficiência (retirada dos resultados e conclusões mencionadas nos estudos).

Tabela 1

Estudos incluídos na meta-análise: exercício físico, suplementação de hidratos de carbono e resposta imunológica

Com relação à tabela 1, a maioria dos estudos vê o uso da suplementação de hidratos de carbono como sendo eficiente e geradora de uma resposta imunológica positiva em situações de prática de exercício físico, no entanto, nem todos os estudos de suplementação com CHO incluídos na presente meta-análise apontam resultados satisfatórios ou de protecção imunológica.

Os estudos que demonstraram menor eficiência ou ausência de eficiência foram os relacionados com exercícios intermitentes (na modalidade de futebol) (Bishop et al., 1999), estudos realizados na modalidade de ciclismo com uma duração de 2 horas de esforço a uma intensidade de 60% do pico do VO₂ ( Bishop et al., 2009), de 70% do pico do VO2 (Starkie et al., 2000), ou ainda de esforços com a duração de 60 minutos a 60% do VO₂ max (Timmons et al., 2004), e também um estudo na modalidade de musculação com um protocolo específico de exercícios intensos, com pesos e com pouco tempo de recuperação (Koch et al., 2001). Quando se avaliou a heterogeneidade, o único conjunto de estudos que se mostrou homogéneo foi o dos linfócitos plasmáticos, com o valor de p = .94 e I² = 0%.

Na figura 2, um total de 14 estudos reportou um efeito positivo na atenuação da leucocitose após suplementação com CHO após o exercício físico. Quando somados estes estudos, tanto o grupo de intervenção quanto o grupo controle possuíam um total de 145 sujeitos. A suplementação de CHO no exercício físico teve efeito no número total de leucócitos (diminuição) quando comparado com o grupo placebo, a diferença de médias entre os dois grupos foi de -2.64(×10⁹ células L^-1), onde Z = 4.35 sendo esse efeito estatisticamente significativo (p < .01).

Figura 2. Eficácia da intervenção com CHO comparado com placebo no número de leucócitos plasmáticos após o exercício físico

Figura 3. Eficácia da intervenção com CHO comparado com placebo no número de linfócitos plasmáticos após o exercício físico

Na figura 4 estão apresentados os 14 estudos selecionados com resultados para a suplementação de hidratos de carbono no exercício físico sobre o número total de neutrófilos. Tanto o grupo de intervenção quanto o grupo controle apresentaram um total de 141 sujeitos e a diferença de médias entre os grupos foi de -1.96(×10⁹ células L^-1), sendo que os resultados apresentados demonstraram um efeito no número de neutrófilos plasmáticos onde Z = 3.30 e significativo (p < .01).

Na figura 5, no que diz respeito ao efeito sobre o número de monócitos plasmáticos obtidos após a prática de exercício físico, foram observados 13 estudos, com um total de 130 indivíduos no grupo de intervenção e o mesmo número no grupo controle. Estes estudos verificaram que a suplementação de CHO apresentou um pequeno efeito comparado com o grupo de controlo (placebo) (Z = 1.62), mas não estatisticamente significativo (p = .11). A diferença de média entre os grupos foi de -0.09(×10⁹ células L^-1).

Figura 5. Eficácia da intervenção de CHO comparado com placebo no número de monócitos plasmáticos após o exercício físico

DISCUSSÃO

É importante destacar que diversas metodologias e intervenções foram utilizadas para verificar a eficiência da suplementação de CHO com relação às alterações do sistema imunológico e exercícios físicos.

A ingestão de bebidas com hidratos de carbono antes, durante e depois da realização de exercício físico prolongado ou intenso pode diminuir o stress fisiológico (Nieman & Petersen, 1999). A suplementação de CHO em exercícios intensos, realizados a temperaturas elevadas parece ser benéfica no sentido das alterações que ocorrem ao nível do sistema imunológico (Peake et al., 2008).

A maioria dos estudos utilizou a suplementação aliada a bebidas, a hipótese de que a ingestão de líquidos durante a realização de exercícios físicos prolongados tem grande função na regulação do sistema imunológico, principalmente quando realizado a elevadas temperaturas parece ser verdadeira (Bishop et al, 2004; Mitchell, Dugas, McFarlin, & Nelson, 2002).

Um estudo com consumo de hidratos de carbono durante o exercício observou a atenuação das taxas plasmáticas de catecolaminas, hormona do crescimento, adrenocorticóides, cortisol e citocinas (Nieman, 1998).

Os neutrófilos são parte da primeira linha de defesa do organismo e, portanto tem um papel fundamental no sistema imunitário. Uma possível diminuição da função dos neutrófilos deixaria o indivíduo suscetível a infeções logo após exercícios prolongados extenuantes, entretanto os aspetos clínicos ainda estão sendo estudados (Scharhag et al., 2002).

O elevado consumo de CHO na dieta, ingerido 3 dias antes da realização de exercícios extenuantes atenua a elevação pós-exercício das concentrações de cortisol, do número circulante de neutrófilos e os resultados sugeriram ainda que o CHO exógeno e endógeno influencia de diferente forma a resposta proliferativa dos neutrófilos (Bishop et al., 2001). O efeito do CHO na dieta com relação à resposta imunológica é relativamente pequeno, no entanto, tem sido sugerido que refeições com baixos valores de carboidrato, pré-exercício aumentam a magnitude da leucocitose e o número de neutrófilos no sangue (Lancaster et al., 2003).

Dietas rica em gordura não parecem ser uma boa escolha com relação ao sistema imunitário comparado com dietas ricas em hidratos de carbono, principalmente em termos de proteção contra doenças infecciosas (Petersen et al., 2000). A quantidade de hidratos de carbono consumida previamente à realização de exercício físico tem maior influência sobre as modificações que se verificam ao nível do sistema imunitário, em resposta a exercícios físicos prolongados, do que propriamente o tipo de hidratos de carbono ingeridos (Chen et al., 2008).

Com relação à suplementação de CHO e aos seus efeitos no sistema imunológico, parece estar mais ligada à intensidade e à duração do exercício (Chan et al., 2003). O consumo pré-exercício pode ter diferentes respostas, associadas também à forma do suplemento (ex: em bebida ou em gel), sendo a temperatura ambiente um fator que deve ser levado em consideração (Peake et al., 2008).

Por outro lado, com a administração de suplementação em hidratos de carbono têm sido percebidas alterações benéficas na circulação total de linfócitos pós-exercício (Chan et al., 2003; Lancaster et al., 2005; Sellar et al., 2006). Mudanças significativas também ocorreram na resposta linfocitária induzida por fito-hemaglutinina (PHA) após exercícios de resistência (Koch et al., 2001). Apesar da ingestão de CHO durante o exercício reduzir o comprometimento da função dos linfócitos T, esse mecanismo parece ser independente do cortisol (Green et al., 2003).

Apesar das citocinas não serem o foco do presente trabalho, é importante destacar que a suplementação de CHO em exercícios prolongados pode provocar uma atenuação da elevação da concentração plasmática de adrenalina, pode influenciar a produção de citocinas em monócitos, e contribuir inclusivamente para a diminuição da produção de citocinas no pós exercício. Um estudo demonstrou que apensar de ocorrer uma atenuação da adrenalina, esse facto não teve efeito na quantidade de IL-6 plasmática ou na produção de citocinas por monócitos (Starkie et al., 2000). Já um estudo, realizado em corredores, demonstrou que a suplementação de CHO atenuou o aumento plasmático de IL-6, IL-10, IL-1ra (Nieman et al., 2003). Em exercícios com pesos também foi demonstrada essa atenuação em IL-5 e IL-2, pelo que se pode concluir que, de forma geral, as citocinas respondem também de forma positiva à suplementação (Chan et al., 2003).

CONCLUSÕES

Com relação à forma de suplementação, a suplementação em bebidas parece ser bem aceita cientificamente, a dieta enriquecida com CHO ingerida dias antes também demonstrou bons resultados, apesar de não apresentar um número de investigações que pudesse torná-la numa evidência, necessitando assim de mais estudos.

A partir dos resultados desta meta-análise pode-se verificar que a suplementação com hidratos de carbono se mostrou eficaz, nomeadamente com relação ao número de leucócitos, linfócitos e neutrófilos plasmáticos avaliados após o exercício físico, isto é, pelo facto de o consumo de hidratos de carbono resultar numa menor leucocitose. No entanto, em monócitos, também avaliados após o exercício, a suplementação não foi eficaz.

Pelo número de estudos produzidos sobre o tema encontrados nesta meta-análise podemos observar o seu crescimento ano a ano, apesar disso ainda existe uma grande necessidade de se realizarem trabalhos nesta área, para melhor clarificar questões que estão ainda por serem respondidas.

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Endereço para Correspondência: Grasiely Faccin Borges, Instituto de Saúde e Biotecnologia/UFAM, Estrada Coari/Mamiá, 305 - Espirito Santo, CEP: 69460-000 Coari/AM, Brasil E-mail: grasiely.borges@gmail.com

Financiamento:

Os autores declaram que este trabalho foi parcialmente financiado pela bolsa de doutorado pleno no exterior concedida à Grasiely Faccin Borges pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico -CNPq (Programa Ciências sem Fronteiras - Brasil).

Submetido: 10.12.2010 ¦ Aceite: 03.04.2011