Clinical Physiology of Exercise in Pregnancy: A Literature Review

Abstract

Objectives: To review the existing literature on the physiology of exercise in pregnancy as a basis for clinical practice guidelines for prenatal exercise prescription.

Methods: MEDLINE search for English language abstracts and articles published between 1966 and 2003 related to physiological adaptations to pregnancy, effects of pregnancy on responses to acute exercise and aerobic conditioning, effects of acute maternal exercise on indexes of fetal well-being, impact of physical conditioning on birth weight and other pregnancy outcomes, and use of exercise to prevent or treat gestational diabetes mellitus and preeclampsia.

Results: Maximal aerobic power (V̇O₂max, L/min) is well-preserved in pregnant women who remain physically active, but anaerobic working capacity may be reduced in late gestation. The increase in resting heart rate, reduction in maximal heart rate, and resulting smaller heart rate reserve render heart rate a less precise way of estimating exercise intensity. As rating of perceived exertion (RPE) is not altered by pregnancy, the use of revised pulse rate target zones along with Borg’s RPE scale is recommended to prescribe exercise intensity during pregnancy. Responses to prolonged submaximal exercise (>30 min) in late gestation include a moderate reduction in maternal blood glucose concentration, which may transiently reduce fetal glucose availability. The normal response to sustained submaximal exercise is an increase in fetal heart rate (FHR) baseline. Transient reductions in FHR reactivity, fetal breathing movements, and FHR variability may also occur in association with more strenuous exercise. Controlled prospective studies have demonstrated that moderate prenatal exercise during the second and third trimesters is useful to improve aerobic fitness and maternal-fetal physiological reserve without affecting fetal growth.

Conclusions:The Physical Activity Readiness Medical Examination for Pregnancy is recommended for use by physicians and mid-wives to provide medical clearance for prenatal exercise. Evidence-based prenatal exercise guidelines are needed to counsel healthy and fit pregnant women on the safety of involvement in more strenuous physical conditioning. Future study is also recommended to determine the usefulness of prenatal exercise in the prevention and treatment of gestational diabetes mellitus and preeclampsia.

Résumé

Objectifs: Faire une analyse des publications existantes sur la physiologie de l’exercice physique pendant la grossesse, dans le but de fournir les éléments de base permettant d’énoncer une directive clinique sur l’exercice physique prénatal.

Méthodes: On a mené, sur MEDLINE, une recherche des résumés et articles, publiés en anglais de 1966 à 2003, et portant sur les adaptations physiologiques à la grossesse, les effets de la grossesse sur les réactions à l’exercice aigu et au conditionnement aérobique, les effets de l’exercice aigu maternel sur les indices du bien-être fœtal, les répercussions de l’entraînement physique sur le poids de naissance et sur les autres issues de grossesse, et le recours à l’exercice physique dans le but de prévenir le diabète sucré gestationnel et la prééclampsie ou de les traiter.

Résultats: Une capacité aérobique maximale (V̇O₂max, l/min) est bien conservée chez les femmes enceintes qui demeurent physiquement actives, mais la capacité fonctionnelle anaérobique pourrait être réduite au stade tardif de la gestation. Étant donné que la fréquence cardiaque au repos est accrue, que la fréquence cardiaque maximale est réduite et qu’il en résulte une plus petite réserve de fréquence cardiaque, la fréquence cardiaque représente une méthode peu précise de mesurer l’intensité de l’exercice. Comme l’évaluation de la perception de l’effort (ÉPE) n’est pas modifiée pendant la grossesse, il est recommandé d’utiliser des zones cibles révisées du pouls et l’échelle d’EPE de Borg dans le but d’établir l’intensité de l’exercice physique prescrit pendant la grossesse. Les réactions à un exercice sous-maximal prolongé (> 30 min) au stade tardif de la grossesse comprennent une réduction modérée de la glycémie maternelle, susceptible d’entraîner une réduction transitoire du glucose fœtal disponible. La réaction normale à l’exercice physique sous-maximal soutenu est une hausse de la fréquence cardiaque fœtale (FCF) de référence. Des baisses transitoires de la réactivité de la FCF, des mouvements respiratoires du fœtus et une variabilité de la FCF peuvent aussi se produire au cours d’une séance d’exercice physique exigeante. Des études prospectives comparatives ont conclu que l’exercice physique prénatal modéré, pendant les 2^e et 3^e trimestres, améliorait la bonne forme aérobique et la réserve physiologique materno-fœtale sans affecter la croissance du fœtus.

Conclusions: On recommande aux médecins et aux sagesfemmes d’administrer l’Examen médical d’aptitude à l’activité physique pendant la grossesse (X-AAP pour femmes enceintes) pour s’assurer que l’exercice prénatal est médicalement indiqué. Une directive clinique sur l’exercice physique prénatal, fondée sur des preuves probantes, permettra de renseigner les femmes enceintes en santé et en bonne forme sur la façon de faire de l’entraînement physique exigeant sans danger. On recommande aussi que d’autres études soient menées pour préciser l’utilité de l’exercice physique prénatal dans la prévention et le traitement du diabète sucré gestationnel et de la prééclampsie.