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1 o 2 MARCELO CONRADO FISIOLOGIA DO TREINAMENTO PARA A HIPERTROFIA 1° Edição 2019 o 3 Sumário 1. Hipertrofia muscular: anabolismo e catabolismo .................................................. 4 1.1 Influência do treinamento resistido sobre a síntese de proteínas .............................. 6 1.2 Mecanismos fisiológicos da síntese de proteínas ....................................................... 7 1.3 Mecanismos fisiológicos da degradação de proteínas ............................................... 9 2. Estresse metabólico............................................................................................ 16 2.1 Origem do estresse metabólico ................................................................................ 17 2.2 O estresse metabólico gera fadiga muscular? ......................................................... 21 2.3 Como aumentar o estresse metabólico no treinamento resistido? ......................... 23 2.4 Como o estresse metabólico pode gerar a hipertrofia muscular?............................ 25 2.5 Como o lactato pode gerar a hipertrofia muscular?.................................................25 2.6 O estresse metabólico aumenta o recrutamento de fibras? .................................... 28 2.7 Como as espécies reativas de oxigênio pode gerar a hipertrofia muscular? ........... 31 2.8 Como os hormônios geram a hipertrofia muscular? ................................................ 33 2.9 O estresse metabólico aumenta a liberação hormonal após a sessão? ................... 36 2.10 Como o inchaço celular (pump) pode gerar a hipertrofia muscular? ..................... 38 2.11 Protocolos com ênfase em estresse metabólico ..................................................... 41 2.12 Métodos de treinamento com ênfase em estresse metabólico ............................. 41 3. Tensão mecânica................................................................................................ 49 3.1 Como a tensão mecânica gera hipertrofia muscular? .............................................. 51 3.2 Protocolos com ênfase em tensão mecânica ........................................................... 53 3.3 Métodos de treinamento com ênfase em tensão mecânica .................................... 53 4. Dano muscular ................................................................................................... 58 4.1 Dano muscular, célulassatélite e mionúcleos .......................................................... 61 4.2 Dano muscular, sistema imune e inflamação........................................................... 64 4.3 Como o dano muscular pode gerar hipertrofia muscular? ....................................... 65 4.4 Todos os treinos geram elevado dano muscular? .................................................... 68 4.5 Efeito de sessões repetidas e duração da síntese de proteínas após a sessão......... 68 4.6 Quais variáveis do treinamento resistido pode aumentar o dano muscular? .......... 70 5. Manipulação das variáveis do treinamento para a hipertrofia ............................. 75 5.1 Carga ........................................................................................................................ 76 5.2 Volume ...................................................................................................................... 80 5.3 Protocolo de treinamento resistido para treinados ................................................. 81 5.4 Protocolo de treinamento para iniciantes ................................................................ 86 o 4 CAPÍTULO 1 HIPERTROFIA MUSCULAR: ANABOLISMO E CATABOLISMO Neste capítulo, você irá aprender sobre: a relação entre síntese e degradação de proteínas no processo de hipertrofia muscular; os mecanismos fisiológicos da síntese de proteínas (anabolismo); os mecanismos fisiológicos da degradação de proteínas (catabolismo); a dinâmica da síntese e da degradação de proteínas durante a após o treino. o 5 O processo de hipertrofia muscular é uma adaptação morfológica induzida pela prática regular do treinamento resistido. A hipertrofia muscular é caracterizada pelo aumento na área da secção transversa do músculo esquelético, ou seja, há um aumento no tamanho dos filamentos de actina e miosina e adição de sarcômeros dentro das fibras musculares já existentes (SCHOENFELD, 2010). A fibra muscular é constituída por proteínas contráteis como actina e miosina, sendo essas proteínas formadas por aminoácidos. Isso significa que as células musculares podem sintetizar as proteínas a partir de aminoácidos (anabolismo), mas as proteínas contráteis também podem ser degradadas em aminoácidos (catabolismo). É importante destacar que em determinando momento do dia o músculo pode estar com o anabolismo maior que o catabolismo, indicando que a formação de proteínas é maior que a degradação (balanço nitrogenado positivo), mas há momentos do dia em que o catabolismo supera o anabolismo, evidenciando uma maior degradação de proteínas que formação (balanço nitrogenado negativo) (TROMMELEN e VAN LOON, 2016). A ciência vem demonstrando que a relação entre a síntese de proteínas (anabolismo) e a degradação de proteínas (catabolismo) no músculo é o que determina se haverá hipertrofia ou atrofia muscular (JAGER et al., 2017). Em condições em que a síntese de proteínas supera a degradação de proteínas por um longo período, ocorre a hipertrofia muscular, porém, se a degradação proteica supera a síntese de proteínas (balanço nitrogenado negativo), haverá atrofia muscular, como demonstrado na Figura 1. Diante disso, a explicação que o treinamento resistido é extremamente eficiente para gerar a hipertrofia muscular é justamente porque após a sessão ocorre um aumento na síntese de proteínas no músculo treinado por várias horas, indicando que depois do treino o músculo treinado ficará em um balanço nitrogenado positivo. Portanto, a somação de várias sessões de treinamento resistido induz um acúmulo de períodos de balanço nitrogenado positivo, que, de maneira crônica, promove a hipertrofia muscular (DAMAS et al., 2015). o 6 Figura 1 – Influência da relação entre síntese e degradação de proteínas sobre a hipertrofia e atrofia muscular 1.1 Influência do treinamento resistido sobre a síntese de proteínas Durante o treinamento resistido, a degradação de proteínas (catabolismo) é maior que a síntese de proteínas (anabolismo), sendo que o balanço nitrogenado negativo atingido durante o treino é essencial para a geração de energia (LOUIS et al., 2007). Entretanto, após a sessão esse processo é invertido, no qual ocorre um aumento na síntese de proteínas, gerando um balanço nitrogenado positivo por várias horas (DAMAS et al., 2015). Os estudos mostram que a duração do aumento da síntese de proteínas após o treino é dependente do estímulo (treino) e também de acordo com a experiência (treinado ou destreinado). De maneira geral, parece que o treinamento resistido pode manter elevada a síntese de proteínas em torno de 16 a 48 horas após a sessão (DAMAS et al., 2015). A Figura 2 mostra a duração da síntese de proteínas após a realização de uma sessão de treinamento resistido, sendo que foi verificado que em indivíduos destreinados a duração da síntese de proteínas após a sessão é maior comparada a indivíduos treinados. Uma possível explicação para a maior duração na síntese de proteínas em destreinados é em razão do elevado dano muscular (detalhes no capítulo 4), sendo que, após a elevada ocorrência de dano muscular, é necessário haver uma maior síntese de proteínas para promover o processo de regeneração celular(DAMAS et al., 2016). o 7 Figura 2 – Duração da síntese de proteínas após a sessão em indivíduos treinados versus destreinados Fonte: Adaptado de Damas et al., 2015. Baseado nisso, ao treinar um determinado grupamento muscular, após a sessão ocorre um aumento na síntese de proteínas neste músculo por várias horas. Isso significa que por muitas horas o músculo ficará em um balanço nitrogenado positivo e, depois de um determinando tempo, a síntese de proteínas é reduzida e normalizada no estado de repouso. Assim, com a realização de vários estímulos (treinos), gerase o crescimento muscular, justamente devido à somação de diversos períodos com o balanço nitrogenado positivo. 1.2 Mecanismos fisiológicos da síntese de proteínas A síntese de proteínas no músculo esquelético acontece nos ribossomos, uma organela que está localizada no citoplasma e também podem estar aderidos ao retículo endoplasmático rugoso. O ribossomo é constituído por duas subunidades, uma denominada subunidade maior (60S) e a outra subunidade menor (40S). O ribossomo é uma máquina macromolecular responsável para a tradução de RNA mensageiro em proteína. Para isso, os aminoácidos provenientes da corrente sanguínea são direcionados o 8 para o meio intracelular da célula muscular, e posteriormente o RNA transportador leva os aminoácidos até os ribossomos. Com a chegada de aminoácidos nos ribossomos, o RNA mensageiro é traduzido e as proteínas são formadas nos ribossomos (WEN et al., 2016). A atividade do ribossomo determina se a síntese de proteínas está elevada ou reduzida, ou seja, os ribossomos podem estar produzindo muitas proteínas ou não. A mTOR (mammalian target of rapamycin) é uma proteína intracelular que controla a atividade dos ribossomos. Isso significa que, quando mTOR está ativada, os ribossomos sintetizam muitas proteínas (aumento na síntese de proteínas), porém, quando a atividade da mTOR está baixa, os ribossomos produzem poucas proteínas (redução na síntese de proteínas) (NADER et al., 2005). Alguns estudos demonstraram a importância da proteína mTOR para o crescimento muscular. A inibição dessa proteína por um fármaco denominado rampamicina gerou atrofia muscular, entretanto muitas linhas de evidência indicam que a hiperativação da mTOR favorece o crescimento celular e tecidual (YOON, 2017). Portanto, estimular a mTOR tornouse um alvo para promover o processo de hipertrofia muscular. De maneira predominante, a proteína mTOR é localizada no citoplasma da célula muscular e, ao ser ativada, pode estimular uma proteína localizada nos ribossomos denominada ribosomal protein S6 p70 Kinase (p70S6K). Diante disso, a ativação de mTOR e de p70S6K aumenta a atividade dos ribossomos e a síntese de proteínas (ZANCHI; LANCHA, 2008). Como demonstrado anteriormente, o treinamento resistido estimula a síntese de proteínas por várias horas após a sessão. Após uma sessão de treinamento resistido, ocorre um aumento na expressão e atividade da mTOR e da p70S6K (ZANCHI; LANCHA, 2008), e, consequentemente, isso aumenta a atividade dos ribossomos e a síntese de proteínas (Figura 3). Mas como o treinamento resistido pode ativar a mTOR e a p70S6K? A ciência vem demonstrando que o estresse metabólico, o dano muscular e a tensão mecânica são os possíveis mecanismos pelos quais o treinamento resistido estimula a síntese de proteínas após a sessão (SCHOENFELD, 2010), como detalhado nos próximos capítulos. Além disso, a ativação de mTOR/p70S6K também pode acontecer por aminoácidos, em especial a leucina (STOKES et al., 2018). Isso significa que, após a ingestão de alimentos com fontes proteicas, ocorre aumento na síntese de proteínas no músculo esquelético. Assim, a ingestão de proteínas em uma dose diária de no mínimo o 9 1,6g/kg/dia de maneira fracionada combinada com o treinamento resistido é extremamente eficiente para promover um grande aumento da síntese de proteínas e com isso a hipertrofia muscular (JAGER et al., 2017). Figura 3 – Estímulo de síntese proteica promovido pelo treinamento resistido Legenda: Após a sessão, há uma ativação da mTOR/p70S6K que eleva a atividade do ribossomo. Com o ribossomo estimulado, ocorre um aumento da tradução de RNA mensageiro (RNAm) em proteínas a partir do uso de aminoácidos disponíveis na corrente sanguínea. 1.3 Mecanismos fisiológicos da degradação de proteínas A degradação de proteínas ou proteólise é o processo inverso da síntese de proteínas, ou seja, as proteínas são degradadas em aminoácidos. A organela responsável por esse processo é o proteassoma, também chamado de sistema ubiquitinaproteassoma (BODINE; BAEHR, 2014). Em condições de déficit energético, período de jejum e durante o treino a degradação de proteínas no músculo é elevada, sendo que esses aminoácidos podem ser usados para a geração de energia ou podem ir ao fígado para formar glicose pela via da gliconeogênese (CARBONE et al., 2013). Para uma proteína ser degradada no proteassoma, primeiramente é necessário que essa proteína seja marcada por uma cadeia de proteínas denominadas ubiquitinas. A o 10 conjugação da ubiquitina às proteínas é um processo finamente regulado, mediado pela ação sequencial de três enzimas. Primeiro, a enzima E1 (ubiquitinactivating enzyme) ativa a ubiquitina. Em seguinda, a ubiquitina ativada é transferida para a enzima E2 (ubiquitinconjugating enzyme), a qual, posteriormente, interage com a E3 (ubiquitin ligase), que tem como função realizar a ligação entre a ubiquitina e a proteínaalvo a ser degradada no proteassoma. Com a marcação da ubiquitina na proteínaalvo, o proteassoma reconhece e inicia o processo de degradação da proteína em aminoácidos (Figura 4). Figura 4 – Mecanismo de ativação do proteassoma e degradação de proteínas Legenda: Primeiramente, a enzima E1 gera a ativação da ubiquitina (UB). Após isso, a UB na forma ativa é transferida para a enzima E2, que, em seguida, interage com a enzima E3 e a proteínaalvo a ser degradada. Logo após a interação, a proteínaalvo que foi marcada é direcionada para o proteassoma promover o processo de degradação de proteínas em aminoácidos. As enzimas E3, denominadas como MuRF (E3 ubiquitin ligase muscle ring finger) e Atrogina1, vêm ganhando destaque como reguladoreschave na proteólise muscular, uma vez que exercem a função de ligar a ubiquitina na proteínaalvo a ser degradada. A expressão de MuRF e Atrogina1 é controlada por um fator de transcrição chamado de FoxO (forkhead box O). Lembrando que um fator de transcrição é uma proteína que está localizada no citoplasma da célula, entretanto, após ser ativado, é direcionado para o núcleo (DNA) para promover a transcrição de genes (RNA mensageiro) que posteriormente os genes podem ser traduzidos em proteínas. Assim, após FoxO ser ativado, esse fator de transcrição é direcionado para o DNA da célula e começa a transcrever MurF e Atrogina1, aumentando a atividade do sistema ubiquitina proteassoma e, consequentemente, a proteólise muscular (BODINE; BAEHR, 2014). o 11 O estudo de Louis e colaboradores (2007) demonstrou que, após 14 horas de uma sessão de treinamento resistido, a expressão gênica de MurF, Atrogina1 e FoxO mantémse aumentada, porém, após 812 horas, houve uma redução na expressão desses genes, demostrando que durante e imediatamente após o treino a atividade do sistema ubiquitinaproteassoma está elevada, mas, após 4 horas da sessão, parece que há uma redução na atividade desse sistema. Esse achado corrobora com outros estudos, mostrando que durante e algumas horas após o treinamento há um aumento na degradação de proteínas. É importante mencionar que a ingestão alimentar tem uma grande influência tanto na síntese proteica como na degradação de proteínas. Isso ressalta a relevância doajuste na ingestão de carboidratos e proteínas para potencializar os efeitos do treinamento resistido sobre a hipertrofia muscular. Mas como que ocorre o aumento na ativação de FoxO durante o treino? Uma das explicações do aumento da degradação de proteínas durante o treinamento é por meio do aumento na circulação sanguínea do hormônio Cortisol. Esse hormônio é produzido pela glândula adrenal e tem como uma das suas funções no músculo esquelético translocar o fator de transcrição FoxO até o DNA e com isso estimular a atividade do proteassoma e elevar a degradação de proteínas (BRAUN; MARKS, 2015). Ou seja, o efeito catabólico do Cortisol sobre as proteínas musculares acontece pela ativação de FoxO e o sistema ubiquitinaproteassoma. Além disso, durante a sessão a concentração sanguínea do hormônio insulina é baixa. Os estudos demonstraram que esse hormônio tem um efeito forte em reduzir a degradação de proteínas por meio da inibição de FoxO, ou seja, a insulina pode evitar que o FoxO fique no DNA, transcrevendo genes relacionados ao proteassoma (ABDULLA et al., 2016). Por isso, uma das estratégias que a ciência demonstra eficiência em reduzir o estado catabólico no músculo durante e após o treino é por meio do consumo de carboidratos no pré e póstreino, para atenuar o catabolismo muscular por aumentar a concentração de insulina e glicose no sangue e reduzir a produção do cortisol (ESCOBAR et al., 2016). Além dos hormônios, o estado energético da célula muscular pode influenciar a proteólise muscular. Durante o treinamento, a energia necessária para ocorrer a contração muscular vem da quebra de adenosina trifosfato (ATP) em adenosina difosfato (ADP) e, posteriormente, em adenosina monofosfato (AMP). Isso significa que durante o treino há um acúmulo de AMP na célula muscular, justamente devido às o 12 contrações musculares (De Freitas et al., 2017). O acúmulo de AMP indica uma possível redução no estado energético da célula (pouco ATP e muito AMP), e nessas condições o AMP pode ativar uma proteína intracelular chamada de Proteína Quinase Ativada por AMP (AMPK). A ativação da AMPK tem como principal propósito acelerar a formação do ATP e restaurar o estado energético da célula. Para isso, uma das funções da AMPK é reduzir a síntese de proteínas por inibir mTOR (BOLSTER et al., 2002), pois o anabolismo muscular gera gasto energético. Associado a isso, a AMPK ativa o sistema ubiquitinaproteassoma para aumentar a degradação de proteínas em aminoácidos justamente para serem usados para a geração de energia (ZUNGU et al., 2011). Diante desses achados, os estudos mostram que durante o treinamento resistido ocorre um aumento no catabolismo muscular pelos seguintes fatores: ativação intramuscular da AMPK, aumento do cortisol e diminuição da insulina (Figura 5). Figura 5 – Mecanismos que explicam o aumento da degradação de proteínas durante o treino Legenda: O cortisol e AMPK têm como função ativar o fator de transcrição FoxO, porém, a Insulina tem um efeito de inibir a atividade do FoxO. Assim, durante uma sessão de treinamento resistido ocorre aumento do cortisol, redução da Insulina e ativação da proteína intracelular AMPK. Essas alterações promove um aumento da atividade do sistema ubiquitinaproteassoma, elevando a degradação de proteínas em aminoácidos. Para finalizar o primeiro capítulo, a Figura 6 resume a dinâmica da síntese e degradação de proteínas durante e após o treinamento. Assim, a hipertrofia muscular o 13 promovida pela prática regular do treinamento resistido acontece justamente devido ao aumento do anabolismo muscular após a sessão, na qual a somação de vários treinos faz com que o músculo treinado fique com a síntese de proteínas maior que a degradação. Portanto, com a formação de proteínas maior que a quebra, ocorre o processo de hipertrofia muscular Figura 6 – Dinâmica da síntese e degradação de proteínas durante e após o treino Legenda: Durante o treinamento, a degradação de proteínas supera a síntese, justamente para que os aminoácidos sejam utilizados para geração de energia. Imediatamente após o treino (04 horas) ainda permanece a degradação de proteínas maior que a síntese, entretanto, após esse período ocorre um grande aumento na síntese de proteínas, permanecendo elevado entre 16 a 48 horas após a sessão. Referências ABDULLA, H. et al. Role of insulin in the regulation of human skeletal muscle protein synthesis and breakdown: a systematic review and meta analysis. Diabetologia, v. 59, n. 1, p. 44 55, Jan 2016. ISSN 0012 186x. BODINE, S. C.; BAEHR, L. M. Skeletal muscle atrophy and the E3 ubiquitin ligases MuRF1 and MAFbx/atrogin1. Am J Physiol Endocrinol Metab, v. 307, n. 6, p. E469 84, Sep 15 2014. ISSN 01931849. BOLSTER, D. R. et al. AMPactivated protein kinase suppresses protein synthesis in rat skeletal muscle through downregulated mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling. J Biol Chem, v. 277, n. 27, p. 2397780, Jul 5 2002. ISSN 00219258 (Print) 00219258. o 14 BRAUN, T. P.; MARKS, D. L. The regulation of muscle mass by endogenous glucocorticoids. Front Physiol, v. 6, p. 12, 2015. ISSN 1664042X (Print) 1664042x. CARBONE, J. W. et al. Effects of energy deficit, dietary protein, and feeding on intracellular regulators of skeletal muscle proteolysis. Faseb j, v. 27, n. 12, p. 5104 11, Dec 2013. ISSN 0892 6638. DAMAS, F. et al. A review of resistance training induced changes in skeletal muscle protein synthesis and their contribution to hypertrophy. Sports Med, v. 45, n. 6, p. 801 7, Jun 2015. ISSN 0112 1642. DAMAS, F. et al. Resistance traininginduced changes in integrated myofibrillar protein synthesis are related to hypertrophy only after attenuation of muscle damage. J Physiol, v. 594, n. 18, p. 520922, Sep 15 2016. ISSN 00223751. DE FREITAS, M. C. et al. Role of metabolic stress for enhancing muscle adaptations: Practical applications. World J Methodol, v. 7, n. 2, p. 4654, Jun 26 2017. ISSN 22220682 (Print) 22220682. ESCOBAR, K. A.; VANDUSSELDORP, T. A.; KERKSICK, C. M. Carbohydrate intake and resistancebased exercise: are current recommendations reflective of actual need? Br J Nutr, v. 116, n. 12, p. 20532065, Dec 2016. ISSN 00071145. JAGER, R. et al. International Society of Sports Nutrition Position Stand: protein and exercise. v. 14, p. 20, 2017. ISSN 15502783. LOUIS, E. et al. Time course of proteolytic, cytokine, and myostatin gene expression after acute exercise in human skeletal muscle. J Appl Physiol (1985), v. 103, n. 5, p. 174451, Nov 2007. ISSN 87507587 (Print) 01617567. NADER, G. A.; MCLOUGHLIN, T. J.; ESSER, K. A. mTOR function in skeletal muscle hypertrophy: increased ribosomal RNA via cell cycle regulators. Am J Physiol Cell Physiol, v. 289, n. 6, p. C145765, Dec 2005. ISSN 03636143 (Print) 03636143. SCHOENFELD, B. J. The mechanisms of muscle hypertrophy and their application to resistance training. J Strength Cond Res, v. 24, n. 10, p. 285772, Oct 2010. ISSN 10648011. STOKES, T. et al. Recent perspectives regarding the role of dietary protein for the promotion of muscle hypertrophy with resistance exercise training. v. 10, n. 2, Feb 7 2018. ISSN 20726643. TROMMELEN, J.; VAN LOON, L. J. Presleep protein ingestion to improve the skeletal muscle adaptive response to exercise training. Nutrients, v. 8, n. 12, Nov 28 2016. ISSN 20726643. o 15 WEN, Y.; ALIMOV, A. P.; MCCARTHY, J. J. Ribosome biogenesis is necessary for skeletal muscle hypertrophy. Exerc Sport Sci Rev, v. 44, n. 3, p. 1105, Jul 2016. ISSN 00916331. YOON, M. S. mTOR as a Key Regulator in maintaining skeletal muscle mass. Front Physiol, v. 8, p. 788, 2017. ISSN 1664042X (Print) 1664042x. ZANCHI, N. E.; LANCHA, A. H., JR. Mechanical stimuliof skeletal muscle: implications on mTOR/p70s6k and protein synthesis. Eur J Appl Physiol, v. 102, n. 3, p. 25363, Feb 2008. ISSN 14396319 (Print) 14396319. ZUNGU, M. et al. Regulation of AMPK by the ubiquitin proteasome system. Am J Pathol, v. 178, n. 1, p. 4 11, Jan 2011. ISSN 0002 9440. o 16 CAPÍTULO 2 ESTRESSE METABÓLICO Neste capítulo, você irá aprender sobre: o conceito de estresse metabólico; a origem do estresse metabólico no treino; a relação entre estresse metabólico e a fadiga muscular; os mecanismos fisiológicos que o estresse metabólico gera a hipertrofia muscular; a relação entre estresse metabólico e a liberação hormonal; a relação entre estresse metabólico e o lactato; a relação entre estresse metabólico e o recrutamento de fibras musculares; a relação entre estresse metabólico e a produção de espécies reativas de oxigênio; a relação entre estresse metabólico e o inchaço celular (pump); a manipulação das variáveis do treinamento para enfatizar o estresse metabólico; os métodos de treinamento avançado com ênfase em estresse metabólico. o 17 O estresse metabólico é uma condição fisiológica que ocorre durante o treinamento resistido, no qual pesquisadores consideram um dos principais mecanismos que fazem o treinamento resistido aumentar a massa muscular (SCHOENFELD, 2013). Neste capítulo, irei detalhar a origem do estresse metabólico, o tipo de treinamento que promove um elevado estresse metabólico e, por fim, como o estresse metabólico pode gerar uma resposta anabólica e com isso promover a hipertrofia muscular. Como demonstrado no primeiro capítulo, a hipertrofia do músculo esquelético depende da relação entre as vias de síntese e degradação de proteínas, ou seja, para haver a hipertrofia muscular, é necessário que a síntese exceda a degradação de proteínas por vários dias. O estresse metabólico é considerado um dos principais mecanismos que fazem o treinamento resistido aumentar a síntese de proteínas após a sessão e de maneira crônica gerar a hipertrofia muscular. 2.1 Origem do estresse metabólico O estresse metabólico é uma condição fisiológica que ocorre durante o exercício em resposta ao baixo conteúdo energético na célula muscular. O termo estresse metabólico referese ao acúmulo de metabólitos como o lactato, fosfato inorgânico (Pi), íons de hidrogênio (H+) associado a redução nos estoques de fosfocreatina (PCr) no músculo esquelético (De Freitas et al., 2017). Primeiramente, vamos compreender como os metabólitos H+ e Pi são acumulados na célula muscular e depois iremos entender como que ocorre a redução do estoque de PCr, um substrato energético muito utilizado no treinamento resistido para a geração de energia na forma de adenosina trifosfato (ATP). Portanto, qual a origem desses metabólitos (H+ e o Pi)? Como esses metabólitos são acumulados? Durante as repetições, a energia para ocorrer a contração muscular e produção de força acontece quando o ATP é hidrolisado (quebrado) em adenosina difosfato (ADP) e, posteriormente, o ADP pode ser quebrado em adenosina monofosfato (AMP), ou seja, a contração muscular e a produção de força para fazer o movimento na fase concêntrica depende de energia, e essa energia vem da quebra do ATP. Observe na Figura 1 que o ATP ao ser quebrado em ADP há liberação de H+ e Pi na célula. Isso significa que, quanto maior a quebra do ATP, mais H+ e Pi são liberados. Assim, durante as repetições no treinamento resistido acontece uma quebra constante de o 18 ATP em ADP e, consequentemente, o H+ e Pi vão se acumulando, indicando que, quanto mais ATP utilizamos, mais H+ e Pi liberamos (SCHOENFELD, 2013). Figura 1 – Reação de hidrólise do ATP para formar ADP, Pi (fosfato inorgânico), H+ (íons de hidrogênio) e liberação de energia para a contração muscular. Vimos que durante as repetições o H+ é acumulado na célula muscular, mas, durante as pausas, o que acontece com o H+? Nesse período, os H+ são removidos pelos sistemas tampão, por exemplo, a carnosina muscular, o bicarbonato que está no sangue, e por meio da ressíntese de PCr (Figura 2). Isso significa que, quanto menor a pausa entre as séries, menos H+ é removido da célula muscular, e, quanto maior a duração da pausa, mais H+ é removido da célula. Diante disso, o número de repetições executadas (tempo de contração), a carga e a duração do intervalo entre séries têm uma grande influência sobre o acúmulo de H+ no treinamento resistido (De Freitas et al., 2017). Ou seja, a magnitude do estresse metabólico é dependente de como as variáveis do treinamento resistido são manipuladas (De Freitas et al., 2017). Figura 2 – Produção e remoção de íons de hidrogênio (H+) no treino o 19 Legenda: Durante as repetições, a quebra constante de ATP em ADP e AMP promove um acúmulo de H+ na célula muscular. No entanto, durante as pausas o H+ pode ser removido pelo sistema tampão como, por exemplo, carnosina muscular, bicarbonato plasmático e ressíntese de PCr. Associado ao acúmulo de H+, o estresse metabólico envolve também a redução intramuscular de PCr. Durante as repetições no treinamento resistido, o principal substrato energético para formar o ATP é a PCr, pois, em uma única reação, a PCr é capaz de ressintetizar o ATP. Esse sistema é conhecido como metabolismo anaeróbio alático ou ATPCP. Observem na Figura 3 que durante o trabalho muscular (repetições) a PCr é utilizada para sintetizar ATP, porém durante a pausa entre séries o processo é inverso, ou seja, o ATP proveniente, principalmente, das mitocôndrias (metabolismo aeróbio) é usado para restaurar a PCr. Figura 3 – Reação química da fosfocreatina (PCr) para gerar ATP Legenda: Durante as repetições e durante a pausa, o ATP é utilizado para restaurar os estoques de PCr. Durante as repetições, os estoques de PCr são utilizados para formar ATP para unir actina com miosina e a contração muscular acontecer. Durante a pausa, os estoques de PCr são restaurados por meio do ATP proveniente das mitocôndrias. A depleção da PCr durante o exercício intenso pode acontecer em apenas 1520 segundos (Figura 4), e a restauração completa de PCr durante a pausa entre séries pode acontecer geralmente entre 3 e 8 minutos. o 20 Figura 4 – Concentração de fosfocreatina (PCr) durante contração muscular intensa Legenda: A figura mostra que, após 1520 segundos de exercício intenso ocorre redução dos estoques de PCr muscular. Após a execução de uma série no treinamento resistido, provavelmente há uma grande redução nos estoques de PCr, no qual a duração da pausa determinará se a restauração de PCr será completa ou incompleta. Nesse contexto, após a realização de uma série, possivelmente os estoques de PCr estão baixos e caso a pausa for incompleta (menor que 3 minutos), a PCr é ressintetizada parcialmente e, dessa forma, as próximas séries a glicólise anaeróbia será mais utilizada, gerando cada vez mais produção do lactato (substrato final da glicólise anaeróbia). Mas, caso a pausa entre séries for longa, entre 3 a 5 minutos, a restauração da PCr pode ser completa, tornando uma dependência do sistema anaeróbio alático maior nesse treino e uma produção menor de lactato (BAKER et al., 2010). A Figura 5 resume a importância da duração da pausa sobre a predominância do metabolismo energético. Assim, a duração da pausa pode determinar se o treino terá predominância do metabolismo anaeróbio alático (restauração completa de PCr nas pausas) ou anaeróbio lático (restauração incompleta de PCr nas pausas e maior dependência da glicólise). Figura 5 – Influência da duraçãoda pausa sobre a predominância no metabolismo energético durante o treino o 21 Legenda: Após a realização de uma série, possivelmente os estoques de PCr estão baixos e, caso a pausa for curta (menor que 2 minutos), a PCr é ressintetizada parcialmente e, dessa forma, as próximas séries a glicólise anaeróbia será mais utilizada, gerando cada vez mais produção do lactato (substrato final da glicólise anaeróbia). Mas, caso a pausa entre séries for longa, entre 3 a 5 minutos, a restauração da PCr pode ser completa, tornando uma dependência do sistema anaeróbio alático maior nesse treino e uma produção menor de lactato. Portanto, o estresse metabólico é caracterizado por: acúmulo de H+ acúmulo de Pi redução de PCr Nessas condições o metabolismo predominante para formar o ATP é o anaeróbio lático, com muita formação de lactato. 2.2 O estresse metabólico gera fadiga muscular? A fadiga significa redução na capacidade do músculo em produzir força, ou seja, o estado de fadiga diminui o desempenho no treino, reduzindo a capacidade de realizar repetições ou levantar o peso. Antes de entendermos como o estresse metabólico pode gerar a fadiga, é importante compreender que, para haver contração muscular e produção de força, o músculo utiliza cálcio, liberado pelo retículo sarcoplasmático. A o 22 liberação do cálcio acontece quando estímulos elétricos chamados de potencial de ação chegam até o retículo sarcoplasmático, ou seja, quando queremos contrair o músculo muito potencial de ação chega até o retículo sarcoplasmático para promover uma alta liberação de cálcio. Após isso, o cálcio tem a função de unir os filamentos de actina e miosina e assim acontece a contração muscular e produção de força. Importante lembrar que a interação entre actina e miosina depende de cálcio e também da quebra do ATP em ADP para liberar energia. Diante disso, qualquer prejuízo na liberação do cálcio no retículo sarcoplasmático e/ou ressíntese de ATP ocorre menor interação entre actina e miosina e como consequência menor produção de força (fadiga). O elevado estresse metabólico (acúmulo de H+, Pi e redução de PCr) está associado à fadiga periférica e redução no desempenho. O acúmulo de H+ pode promover uma diminuição no pH, gerando uma condição de acidose muscular. A acidose (pH abaixo de 7,4), combinada com um baixo estoque de PCr, pode reduzir a capacidade do músculo em produzir força (CAIRNS et al., 2017). Mas como a acidose pode contribuir para a redução da força muscular? Primeiramente, a redução do pH pode interferir na atividade de enzimas responsáveis para a formação do ATP, ou seja, ao reduzir o pH a formação de ATP pode ser comprometida, e, com prejuízos na formação do ATP, a produção de força é reduzida. Segundo, a acidose pode reduzir a função do retículo sarcoplasmático, diminuindo a liberação do cálcio, e, consequentemente, com menos cálcio há uma menor interação entre os filamentos de actina e miosina e como consequência ocorre uma redução na produção de força muscular, como demonstrado na Figura 6 (ALLEN et al., 2008). Relembrando que o retículo sarcoplasmático tem uma grande importância para a contração muscular e produção de força justamente por liberar cálcio para que haja a interação entre os filamentos de actina e miosina. Para haver a contração muscular, ou seja, a interação entre actina e miosina, é necessário ter cálcio disponível e a quebra do ATP em ADP para liberar energia. O acúmulo de H+ e a redução do estoque de PCr atrapalha tanto a disponibilidade de cálcio como a formação do ATP. Contudo, o estresse metabólico explica em parte o motivo pelo qual a falha concêntrica acontece, pois, ao realizar as repetições, a acidose vai aumentando e a PCr vai diminuindo até o momento em que o músculo não consegue produzir força o suficiente para realizar o movimento na fase concêntrica. Além disso, a realização do treinamento resistido com a pausa curta entre séries (< 2 minutos) eleva o o 23 estresse metabólico (acúmulo de H+, Pi e redução de PCr) e o desempenho é menor nas próximas séries. Figura 6 – Mecanismos fisiológicos da fadiga pelo estresse metabólico Legenda: A redução do pH, estoque de fosfocreatina (PCr) e acúmulo de Pi pode reduzir a função do retículo sarcoplasmático em liberar o cálcio para a contração muscular. Com a redução do cálcio ocorre uma menor interação entre actina e miosina e consequentemente força muscular. 2.3 Como aumentar o estresse metabólico no treinamento resistido? A lógica que uma série com muitas repetições combinada com pausa curta é necessária para causar uma maior depleção de PCr, e o estresse metabólico é demonstrado em um estudo que mediu a PCr intramuscular e outros metabolitos no vasto lateral antes e depois de várias séries de exercícios de membros inferiores com 10 repetições até a falha concêntrica com 2 minutos de pausa em fisiculturistas treinados. A PCr intramuscular diminuiu de 21,3 ± 3,7 mmol / kg para 10,9 ± 2,5 mmol / kg (51% de redução). Associado a isso, o estudo verificou um grande aumento sanguíneo de lactato (17.3 mmol), sugerindo que realizar moderadas repetições com pausas curtas entre séries gera uma grande depleção de PCr e aumento de lactato (TESCH et al., 1986). Assim, o elevado estresse metabólico (acúmulo de H+ e redução de PCr) acontece quando o tempo de contração durante as repetições é longo (altas repetições/carga moderada/baixa), combinado com uma pausa moderada/curta entre séries (menor que 2 minutos). O estudo de Gonzalez (2016) demonstrou que o o 24 treinamento resistido com repetições moderadas, combinado com intervalos curtos de descanso (70% 1RM, 1012 repetições e intervalo de descanso de 1 minuto), mostra aumento superior do lactato sanguíneo (marcador de estresse metabólico), concentração sérica de lactato desidrogenase, hormônio de crescimento (GH) e cortisol quando comparado ao treinamento resistido com carga alta, baixas repetições combinado com intervalos de descanso mais longos (90% 1RM, 35 repetições e intervalos de descanso de três minutos), como demonstrado na Figura 7. Figura 7 – Produção de lactato de GH imediatamente após a realização de treinamento resistido com elevado (hipertrofia) e baixo (força) estresse metabólico Legenda: Foi observada uma diferença significativa entre as condições para lactato e GH (#: p<0.05). A realização do treinamento com ênfase em estresse metabólico gera um grande aumento de lactato e GH na corrente sanguínea. Fonte: Adaptado de GONZALEZ et al., 2016. Corroborando com esses achados, outros estudos mostraram resultados similares, nos quais a realização do treinamento resistido com carga moderada (70% 1RM), 10 repetições e 90 segundos de intervalo entre séries induz maior produção de o 25 lactato e redução no pH do que executar o treinamento resistido com carga alta (85% 1RM), 46 repetições com cinco minutos de intervalo entre séries. Baseandose nesses achados, a duração dos intervalos de descanso e o número de repetições podem refletir diretamente na magnitude do estresse metabólico (MCCAULLEY et al., 2009; NICHOLSON et al., 2014). Assim, a elaboração do treinamento com elevado estresse metabólico será detalhada nos próximos tópicos deste capítulo. 2.4 Como o estresse metabólico pode gerar hipertrofia muscular? O estresse metabólico é um dos principais mecanismos que fazem o treinamento resistido aumentar a massa muscular. Pesquisadores sugeriram que o estresse metabólico tem um importante impacto para aumentar o recrutamento de fibras musculares tipo II, a liberação hormonal (GH e IGF1), o inchaço celular (pump), a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) e lactato (SCHOENFELD, 2013). Todos esses componentes podem iniciara sinalização anabólica para o crescimento muscular (Figura 8), como discutido detalhadamente nos próximos tópicos. Figura 8 – Possíveis mecanismos que o estresse metabólico gera a hipertrofia muscular 2.5 Como o lactato pode gerar hipertrofia muscular? o 26 Como demonstrado no tópico anterior, se a concentração intramuscular de PCr estiver baixa, como, por exemplo, ao utilizar uma pausa entre séries menor que 3 minutos, o exercício utilizará com maior magnitude o metabolismo anaeróbio lático, ou seja, a produção de lactato é aumentada (SCHOENFELD, 2013). Isso significa que, diante dessas condições, a glicólise anaeróbia será mais utilizada e como o lactato é produto final desse metabolismo ocorrerá um acúmulo deste metabólito no sangue. O lactato tem sido considerado um biomarcador do estresse metabólico, demonstrando que quando há um aumento de lactato no sangue significa que o estresse metabólico está elevado. Imagine um protocolo de treinamento resistido com 4 séries por exercício, 1012 repetições próximo à falha concêntrica com 1 minuto de pausa. Neste protocolo, a concentração de PCr é baixa, pois as pausas de 1 minuto restauram de maneira parcialmente a PCr. Nessa condição, o ATP será ressintetizado em grande proporção pela glicólise anaeróbia. A glicose que está no sangue entra na célula muscular pelo transportador de glicose tipo4 (GLUT4) e, juntamente com o glicogênio muscular, podem ser utilizados para formar piruvato (glicólise) que, em seguida, é convertido em lactato pela enzima lactato desidrogenase (LDH), como demonstrado na Figura 9. Figura 9 – Produção de lactato na célula muscular Legenda: A glicose entra no meio intracelular por meio do transportador de glicose 4 (GLUT4) e, ao o 27 entrar na célula, a glicose é quebrada em piruvato (glicólise), formando ATP, a formação de glicose6 fosfato também pode acontecer pelo glicogênio muscular. O piruvato forma lactato por meio da enzima lactato desidrogenase (LDH), assim, em condição de estresse metabólico (acúmulo de H+ e redução de fosfocreatina (PCr) a glicólise é mais utilizada e a formação de lactato aumenta. Após a produção no músculo esquelético, o lactato depois de ser transportado para o sangue pode agir como substrato energético para formar glicose no fígado e ATP nas mitocôndrias nas fibras musculares, entretanto estudos recentes vêm demonstrando que em células do músculo esquelético o lactato pode agir como um fator anabólico. O estudo de Ohno e colaboradores (2018) investigou a influência da administração de lactato em células isoladas do músculo esquelético de ratos sobre a hipertrofia muscular e ativação de proteínas envolvidas na via da síntese proteica (anabolismo). Os resultados demonstraram que lactato em uma concentração de 20 mM foi capaz de induzir sinalização anabólica e hipertrofia em células musculares. O estudo sugere que o lactato que está no sangue pode ligar no receptor GPR81 na membrana plasmática de células musculares e ativar as proteínas MitogenActivated Protein Kinase 1/2 (MEK1/2) e p42/44 Extracellular SignalRegulated Kinase1/2 (ERK1/2), que, em seguida, pode ativar a p90 Ribosomal S6 Kinase (p90RSK), uma proteína que estimula a atividade do ribossomo em sintetizar proteínas (anabolismo). Também foi verificado em outro estudo que a combinação de um programa de treinamento de corrida de baixa intensidade de 30 minutos com uma dose de lactato e cafeína por 4 semanas gerou um aumento da massa muscular e sinalização anabólica por maior ativação de mTOR/P70S6K em ratos (CerdaKohler et al., 2018). De um ponto de vista prático, o treinamento resistido com ênfase em estresse metabólico, ou seja, com moderadas/altas repetições executadas próximo ou até a falha muscular com uma carga baixa combinado com pausas curtas entre séries (< 2 minutos) pode estimular a síntese de proteínas após a sessão e de maneira crônica gerar hipertrofia muscular, em partes, pelo grande aumento do lactato no sangue. Figura 10 – Mecanismos que o lactato pode gerar a hipertrofia muscular o 28 Legenda: Ao realizar o treinamento resistido com elevado estresse metabólico, ocorre um aumento do lactato no sangue. Esse metabólito pode ir até o músculo esquelético e agir como um fator anabólico. O lactato liga no receptor GPR81 localizado na membrana plasmática e essa ligação gera uma ativação intracelular da via MER1/2, ERK1/2 e p90RSK e da via mTOR/p70S6K, sendo que ambas geram aumento da síntese de proteínas nos ribossomos. 2.6 O estresse metabólico aumenta o recrutamento de fibras? Estudos recentes vêm demonstrando que a hipertrofia muscular não é dependente da carga, ou seja, foi observado que protocolos de treinamento resistido com carga baixa (30% de 1RM) geraram hipertrofia muscular de maneira semelhante a protocolos de carga moderada (7080% de 1RM). Os estudos destacam uma possível explicação nos ganhos de hipertrofia muscular similares entre os protocolos de carga baixa e moderada, que é a execução do treinamento até a falha concêntrica. Os autores relatam que, se o treinamento resistido com carga baixa for executado até a falha concêntrica, haverá um maior recrutamento de fibras de contração rápida (tipo II) mesmo quando se usa uma carga baixa (SCHOENFELD et al., 2015; MORTON et al., 2016; SCHOENFELD et al., 2017). Porém, caso o treinamento resistido com carga baixa for executado longe da falha concêntrica, o recrutamento de fibras é menor, indicando um menor ganho de massa muscular por esse protocolo. Existe uma relação entre a força requerida para realizar o movimento e recrutamento de fibras musculares (Figura 11). Quando a força requerida para realizar o movimento é baixa, as fibras tipo I (fibras lentas) são recrutadas e uma quantidade menor de fibras tipo II (fibras rápidas) são recrutadas, ou seja, quando não há o 29 necessidade de produzir mais força as fibras tipo II são poucos solicitadas. Porém, quando a força requerida é alta, ocorre um elevado recrutamento de fibras tipo II. Isso significa que a fadiga acumulada durante a série pode ir progressivamente aumentando o recrutamento de fibras tipo II, pois a produção de força pelo músculo vai diminuindo progressivamente e com isso a força requerida será aumentada. Durante as repetições, o estresse metabólico (acúmulo de H+, Pi e redução de PCr) acontece de maneira progressiva, ou seja, no início da série há um baixo estresse metabólico e boa capacidade do músculo em produzir força. Mas, com a execução das repetições e quebra constante de ATP em ADP associado à redução da PCr, o estresse metabólico vai aumentando progressivamente até que o músculo começa a reduzir a capacidade de produzir força (fadiga muscular) e a falha concêntrica acontece. Nessa condição, a redução na força muscular por meio do estresse metabólico gera um aumento no recrutamento das fibras tipo II que não estavam sendo solicitadas no início da série. A teoria é que quando o músculo está em fadiga (redução de força) mais unidades motoras são solicitas para o movimento acontecer. Isso significa que quando a capacidade de força do músculo for caindo durante a série mais fibras musculares são recrutadas para manter o movimento (DANKEL et al., 2017). Figura 11 – Relação entre força requerida e recrutamento de unidades motoras (UMs) Legenda: Quando a força requerida para realizar o movimento é baixa, as UMs tipo I (fibras lentas) são recrutadas e pouca UMs tipo II (fibras rápidas) são recrutadas. Porém, quando a força requerida é alta, ocorre um elevado recrutamento de UMs tipo II. o 30 Imagine a realização de uma série com uma carga baixa (30% de 1RM), na qual o indivíduo conseguiria realizar 30 repetições, todavia ele interrompe a série e realiza 50% da repetição máxima (15repetições). Nessa condição, a carga está baixa e não houve tempo suficiente para acontecer o acúmulo de metabólitos e redução de força, indicando que o recrutamento de fibras tipo II será baixo. Entretanto, se na próxima série o indivíduo realizar as 30 repetições, haverá um alto estresse metabólico que promove uma redução da capacidade do músculo em produzir força, necessitando ativar mais fibras musculares no final da série para o movimento acontecer. Diante disso, o estresse metabólico pode aumentar o recrutamento de fibras musculares, permitindo uma maior ativação muscular durante o treinamento resistido com carga baixa (Figura 12). Portanto, em indivíduos treinados a realização do treino com carga baixa (3060% de 1RM) é muito importante ser executado até a falha concêntrica ou próximo para que haja um maior recrutamento de fibras tipo II, pois, se a executação das séries estiver longe da falha concêntrica, ocorrerá baixo recrutamento de fibras tipo II e menor resposta hipertrófica. Figura 12 – Influência do estresse metabólico sobre o recrutamento de fibras musculares. Legenda: A realização de uma série com carga baixa com 50% da repetição máxima gera um baixo estresse metabólico que não leva a uma redução na força muscular e, consequentemente, um baixo recrutamento de fibras. Entretanto, a realização de uma série com carga baixa até a falha concêntrica gera o 31 um alto estresse metabólico que provoca uma redução na capacidade do músculo em produzir força, levando um maior recrutamento de fibras musculares. 2.7 Como as espécies reativas de oxigênio pode gerar a hipertrofia muscular? Alguns estudos sugerem que o aumento na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) pelo treinamento resistido pode ser um dos possíveis mecanismos de hipertrofia muscular (SCHOENFELD, 2010). O termo ERO inclui coletivamente ambos os radicais de oxigênio (ou seja, radicais superóxido, hidroxila, peroxila e hidroperoxila) e agentes oxidantes não radicais (isto é, peróxido de hidrogénio e ácido hipocloroso) (CHENG et al., 2016). Em condições fisiológicas normais, as ERO são primariamente geradas pela cadeia transportadora de elétrons nas mitocôndrias e por meio da oxidação de gorduras poliinsaturadas. Nas mitocôndrias, a produção de ERO é proporcional ao consumo de oxigênio, ou seja, quando há um elevado consumo de oxigênio a produção de ERO aumenta (HATTORI et al., 2009). Assim, durante o exercício, os músculos em contração são proeminentes fonte de produção das ERO, com maiores elevações em exercícios com maior volume ou intensidade, justamente devido ao maior consumo de oxigênio. Após a produção das ERO, as enzimas antioxidantes (glutationa peroxidase, catalase e superóxido dismutase) podem atuar como sistema de defesa e reduzir os níveis de ERO. Embora o aumento exacerbado das ERO de maneira crônica esteja relacionado com doenças crônicodegenerativas, a produção aguda de ERO pelo exercício físico está relacionada a adaptações celulares induzidas pelo treinamento. Por exemplo, especulase que a hipertrofia muscular induzida pelo treinamento resistido pode ser mediada também pelo aumento de ERO, uma vez que foi verificado que as ERO podem gerar hipertrofia no músculo esquelético e cardíaco (XIAO et al., 2002; HANDAYANINGSIH et al., 2011). Hornberger e colaboradores (2003) observaram que camundongos transgênicos deficientes em selênio (animais com expressão diminuída de enzimas antioxidantes) exibiram maior hipertrofia muscular quando estimulados por um modelo de sobrecarga muscular comparado aos animais com o sistema antioxidante normalizado. Nesse estudo, o tratamento farmacológico para inibir mTOR não aconteceu nos animais com redução na função antioxidante, demonstrando que esses animais podem apresentar o 32 maior produção de ERO, que promoveu maior ativação de mTOR e hipertrofia muscular. É interessante notar que, ao contrário desse estudo (em que a defesa antioxidante muscular foi diminuída e hipertrofia muscular foi otimizada), outros estudos avaliando o impacto de antioxidantes em humanos (por meio da suplementação de vitamina E e C) foram conduzidos, e foram verificados prejuízos nos ganhos de massa muscular e sinalização anabólica, sugerindo que o uso de vitamina E e C atenuou a produção de ERO e, consequentemente, a magnitude de hipertrofia muscular (PAULSEN et al., 2014; BJORNSEN et al., 2016). Vários estudos têm demonstrado que o exercício físico em condições de estresse metabólico apresenta um aumento exacerbado de ERO (SCHOENFELD, 2013; De Freitas et al., 2017). Além disso, o treinamento resistido com ênfase em estresse metabólico pode envolver mais mitocôndrias para a produção de energia (ATP), comparado ao treinamento com carga elevada e pausa longa entre séries (GROENNEBAEK; VISSING, 2017). Nesse contexto, a realização do treinamento resistido com moderadas/altas repetições e intervalos curtos entre séries pode ser um estímulo para gerar uma grande produção de ERO. Em seguida, ERO ativa a síntese de proteínas no músculo esquelético por meio da ativação de mTOR, como demonstrado na Figura 13 (KIM et al., 2018). Figura 13 – O acúmulo de espécies reativas de oxigênio pode estimular a síntese de proteínas. o 33 Legenda: O treinamento resistido com altas repetições, carga moderada/leve executado próximo ou até a falha concêntrica com pausa curta entre séries, pode aumentar a produção mitocondrial de espécies reativas de oxigênios, que em seguida estimula a síntese de proteínas nos ribossomos. 2.8 Como os hormônios geram a hipertrofia muscular? Outra possível teoria que explica a influência do estresse metabólico sobre a hipertrofia muscular é que um acúmulo de metabólitos (H+ e Lactato) aumenta a produção de hormônios que estimulam a síntese de proteínas no músculo esquelético. A literatura científica tem demonstrando que o exercício físico com elevado estresse metabólico tem maior eficiência em aumentar a liberação do hormônio do crescimento (GH), fator semelhante à insulina1 (IGF1) e da testosterona (SCHOENFELD, 2013; GONZALEZ, 2016). Ou seja, o aumento de lactato e H+ no sangue induzido pelo treinamento resistido pode estimular as glândulas a liberar mais hormônios que podem atuar no músculo esquelético estimulando a síntese de proteínas após a sessão. Como o aumento de GH e IGF1 promovido pelo treinamento resistido pode gerar hipertrofia muscular? O GH é produzido na glândula hipófise anterior em resposta ao hormônio liberador de hormônio do crescimento (GHRH) produzido no hipotálamo. Após o GH ser liberado no sangue, ele desempenha diversas funções no metabolismo, entretanto o o 34 GH pode ir até o fígado a produção do IGF1, um hormônio que atua no músculo esquelético ativando a via de síntese de proteínas (O'NEILL et al., 2016). Além disso, o GH aumenta a expressão de uma isoforma de IGF1 localizado no músculo esquelético, ou seja, o GH aumenta IGF1 sistêmico (via fígado) e IGF1 muscular. Mas como o IGF1 pode gerar uma sinalização anabólica no músculo esquelético? O IGF1 sistêmico (sangue) chega até a célula muscular e se liga em seu receptor de membrana plasmática, ativando as proteínas fosfatidilinositol 3quinase (PI3q), proteína quinase B (AKT) e, por fim, mTOR/P70S6K. Já o IGF1 muscular pode agir de maneira autócrina/parácrina, ou seja, o IGF1 produzido no músculo esquelético por estímulo do GH pode agir de maneira local estimulando a síntese de proteínas através também da ativação de PI3q, AKT e mTOR/P70SK, como demonstrado na Figura 14. Foi verificado que a expressão de IGF1 permaneceu elevada no tecido muscular com efeitos miogênicos (crescimento muscular) em até 72 horas pósexercício (SCHOENFELD, 2010; 2013). Figura 14 – Sinalização do IGF1 sistêmico e muscular Legenda: O IGF1 sistêmicose liga ao receptor de insulina (IR) na membrana plasmática da célula muscular, e ativa as proteínas PI3Q, AKT, mTOR e p70S6K, aumentando a síntese de proteínas nos ribossomos. O GH pode aumentar a expressão de IGF1 muscular, que atua de forma autócrina ou parácrina, estimulando a síntese de proteínas de maneira semelhante ao IGF1 sistêmico. Alguns estudos têm demonstrado uma relação entre produção de lactato e GH e IGF1 durante o exercício. Por exemplo, o estudo de Salgueiro e colaboradores (2014) o 35 verificou se o lactato pode ativar o eixo somatotrópico e estimular a liberação de GH em ratos. Assim, ratos Wistar adultos foram tratados agudamente com lactato de sódio [15 ou 150 µmols] e a concentração sérica de GH e a expressão do RNAm da GH aumentaram 30 minutos após as injeções de lactato. Além disso, a expressão de RNAm de IGF1 foi aumentada apenas 60 minutos após a infusão de lactato. Os resultados demonstram que o lactato gerou ativação do eixo somatotrópico, enfatizando seu possível papel na liberação do GH e IGF1, indicando que o lactato pode desempenhar uma grande influência no aumento da secreção de GH em condições de exercício. Como o aumento de Testosterona promovido pelo treinamento resistido pode gerar a hipertrofia muscular? A testosterona é um hormônio derivado do colesterol que tem um feito anabólico considerável no tecido muscular. A maioria da testosterona é sintetizada e secretada pelas células de Leydig dos testículos pelo eixo hipotalâmo hipófisetesticular (homens), com produção em menor quantidade pelos ovários (mulheres) e a glândula adrenal. No sangue, a grande maioria da testosterona está ligada à albumina (38%) ou à globulina de ligação de hormônios sexuais (60%), com os 2% restantes circulando em estado livre. Embora apenas a forma livre seja biologicamente ativa e disponível para agir nos tecidos, a testosterona ligada na albumina pode tornarse ativa. A testosterona biologicamente ativa se liga a receptores androgênicos de tecidosalvo, que estão localizados no citoplasma da célula, causando uma mudança conformacional que transporta a testosterona para o núcleo celular, no qual interage diretamente com o DNA cromossômico. No tecido muscular, a testosterona pode aumentar a síntese de proteínas por ativar a via da mTOR/ P70S6K, e com isso elevar a atividade dos ribossomos em sintetizar proteínas (BASUALTOALARCON et al., 2013). Foi verificado que a prática regular do treinamento resistido aumenta o conteúdo de receptores androgênicos no tecido muscular de humanos (MORTON et al., 2018). Em ratos, o aumento do conteúdo do receptor androgênico parece ser de maneira específica ao tipo fibra, com aumentos maiores para as fibras de contração rápida (tipo II) (DESCHENES et al., 1994). Esse aumento de receptores androgênicos parece melhorar o potencial de ligação da testosterona em nível celular no músculo esquelético e maximizar a capacidade hipertrófica. Estudos mostram que a realização de uma sessão de treinamento resistido tem demonstrando eficiência em elevar as concentrações de testosterona no sangue. Assim, a elevação na concentração de testosterona no sangue a o 36 cada sessão e o aumento de receptores androgênicos no músculo esquelético podem contribuir para os ganhos de massa muscular induzido pelo treinamento resistido. 2.9 O estresse metabólico aumenta a liberação hormonal após a sessão? Os estudos em humanos demonstraram que a produção de GH, IGF1 e testosterona é dependente da magnitude do estresse metabólico, ou seja, a realização do treinamento resistido com moderadas/altas repetições combinado com pausa moderada/curta entre séries parece gerar uma maior resposta hormonal comparado ao treinamento resistido com carga alta, poucas repetições combinado com pausa longa entre séries. O estudo de Hiscock e colaboradores (2018) comparou a resposta hormonal em três diferentes protocolos de treinamento utilizando os exercícios supino reto, agachamento livre, levantamento terra e remada fechada. O primeiro protocolo consistiu em realizar 3 séries de 6 repetições com 45% de 1RM e 3 minutos de pausa entre séries (potência). Já o segundo foi executado com 3 séries de 3 repetições com 90% de 1RM e 3 minutos de pausa (força). E o terceiro consistiu em 3 séries de 10 repetições com 70% de 1RM e 1 minuto de pausa (hipertrofia). Os resultados mostraram que o protocolo estilo hipertrofia (alto estresse metabólico) gerou maior produção de testosterona comparado aos outros protocolos. Já o estudo de McCaulley e colaboradores (2009) analisou protocolos de treinamento resistido com volume total equalizado sobre as respostas hormonais em homens treinados. O estudo mostrou que o protocolo com elevado estresse metabólico (4 séries de 10 repetições com carga de 75% de 1RM e 90 segundos de intervalo) aumentou de maneira significativa as concentrações plasmáticas de lactato, GH, testosterona e cortisol, entretanto, no protocolo com baixo estresse metabólico (11 séries com 3 repetições com carga de 90% de 1RM e pausa de 5 minutos), não foram verificadas alterações hormonais de maneira significativa. Gonzalez e colaboradores (2016) verificaram que o treinamento resistido com repetições moderadas combinado com intervalos curtos de descanso (70% 1RM, 1012 repetições e intervalo de descanso de um minuto) mostra aumento superior do lactato sanguíneo, concentração sérica de lactato desidrogenase, GH e cortisol quando comparado ao treinamento resistido com carga alta, baixas repetições, combinada com o 37 pausa longa entre séries (90% 1RM, 35 repetições e intervalos de descanso de três minutos). Figura 15 – Influência do tipo de treinamento sobre a produção de lactato e testosterona Legenda: Foi observado que o treinamento com elevado estresse metabólico (hipertrofia) promoveu maior produção de lactato e testosterona comparado aos protocolos com baixo estresse metabólico (força e potência). Fonte: Adaptado de McCaulley, 2008. Além disso, alguns estudos verificaram a influência de outras variáveis sobre a resposta hormonal após a sessão. Relacionado à escolha de exercícios, o estudo de Shanner e colaboradores (2014) verificou que a realização de 6 séries com 10 repetições no agachamento livre gerou maior produção de GH, testosterona e cortisol comparado ao exercício legpress 45° em homens treinados. Assim, o estudo sugere que exercícios livres que solicitam grandes grupos musculares promovem uma maior liberação hormonal comparado a exercícios máquinas. Um outro estudo verificou a influência da falha concêntrica sobre a produção de hormônios em homens treinados. Os participantes foram submetidos em duas condições, na primeira condição os participantes realizaram 3 séries no supino reto e agachamento livre com 80% de 1RM e 8 repetições máximas (falha concêntrica). Já na segunda condição, os participantes realizaram o mesmo o 38 protocolo, porém realizaram apenas 4 repetições (ausência da falha concêntrica). Os resultados mostraram maior produção de IGF1 no protocolo que utilizou a falha concêntrica. Portanto, o treinamento resistido com elevado estresse metabólico pode estimular a síntese de proteínas nos ribossomos após a sessão por meio da elevação na concentração de hormônios anabólicos, como GH, IGF1 e testosterona (Figura 16). Figura 16 – Influência do estresse metabólico sobre a liberação hormonal e estímulo de síntese de proteínas. Legenda: O treinamento resistido com altas repetições, carga moderada/leve, próximo ou até a exaustão com 12 minutos de pausa gera um aumento de lactato e H+ no sangue. Com o aumento desses metabólitos no sangue, as glândulas liberam mais GH, IGF1 e testosterona, no qual age no músculo. estimulandoa síntese de proteínas após a sessão. 2.10 Como o inchaço celular (pump) pode gerar a hipertrofia muscular? Um outro possível mecanismo que o estresse metabólico induzido pelo treinamento resistido pode gerar hipertrofia muscular é por meio do aumento na hidratação intracelular, fenômeno conhecido pelos cientistas como “inchaço celular”, e conhecido pelos fisiculturistas como pump. O pump é geralmente um fenômeno temporário, no qual fisiculturistas realizam um protocolo de altas repetições o 39 imediatamente antes de uma competição para fazer seus músculos aparecerem cheios e densos para subir ao palco. Mas como ocorre o inchaço celular? Existem dois possíveis mecanismos que explicam o inchaço celular durante o treinamento resistido. O primeiro é pelo aumento intracelular de água. Nas fibras musculares tipo II, foi verificada uma alta sensibilidade: as alterações osmóticas, ou seja, o acúmulo de H+ (estresse metabólico) pode alterar a osmolaridade celular (aumento na concentração de H+) e com isso ativar canais de transporte de água denominado aquaporina4 (AQP4), facilitando a entrada de água na célula. Assim, a realização do treinamento resistido com moderadas/altas repetições (exemplo: 10 a 30), próximo ou até a falha concêntrica combinado com pausa moderada/curta entre séries (<2 minutos), tem sido a maneira mais eficiente para promover o pump muscular, no qual o elevado estresse metabólico (acúmulo de H+) induzido nesse tipo de treinamento pode ativar os canais AQP4 e promover uma elevada entrada de água na célula muscular, promovendo o inchaço celular (SCHOENFELD; CONTRERAS, 2014). Os canais AQP4 são fortemente expressos no sarcolema de fibras musculares tipo II (glicolíticas) (FRIGERI et al., 1998), sugerindo que a maior capacidade de hipertrofia nesse tipo de célula pode ser mediada por haver maior expressão de AQP4 e com isso maior potencial de inchaço celular (SCHOENFELD; CONTRERAS, 2014). Outra evidência que mostra um potencial hipertrófico do inchaço celular foi demonstrada em um estudo com animais. A eliminação de AQP4 no músculo esquelético de camundongos gerou atrofia muscular, sugerindo que a inibição do inchaço celular foi determinante neste resultado (YANG et al., 2000; CROSBIE et al., 2002). A segunda teoria que explica o pump durante o treinamento resistido é por meio do acúmulo de plasma muscular, especificamente no espaço intersticial (espaço entre meio intracelular e extracelular). Durante as contrações musculares (repetições), as veias que levam o sangue para fora dos músculos são comprimidas, enquanto as artérias continuam a entregar o sangue para os músculos que trabalham, criando, assim, uma concentração aumentada de plasma sanguíneo intramuscular. Isso faz com que o plasma vaze para fora dos capilares e vai para o espaço intersticial. Assim, o acúmulo de fluido no espaço intersticial e água no meio intracelular são os possíveis causadores do o 40 inchaço muscular (pump) que acontece durante o treinamento com elevado estresse metabólico (SCHOENFELD; CONTRERAS, 2014). A ciência vem demonstrando que esse inchaço temporário pode ser um estímulo para desencadear uma resposta anabólica e, consequentemente, a hipertrofia muscular. Estudos têm relatado que o inchaço celular mediados pela hidratação promove um aumento na síntese de proteína e uma diminuição na proteólise em uma variedade de tipos de células, incluindo hepatócitos, osteócitos, células da mama e fibras musculares (LANG et al., 1998). Baseado no modelo hipotético para o inchaço celular de hepatócitos (LANG et al., 1998), especulase que durante o treinamento resistido com elevado estresse metabólico o inchaço da célula muscular é detectado por um sensor de volume intrínseco, que, após detectar o inchaço da célula, promove a ativação de mTOR e, consequentemente, da síntese de proteínas (SCHOENFELD; CONTRERAS, 2014). Acreditase que a ativação da síntese de proteínas induzida pelo inchaço celular ocorre justamente para reforçar a estrutura celular, pois o inchaço gerado pela entrada de água no meio intracelular promove uma pressão contra a membrana celular. Figura 17 – Modelo de inchaço celular promovido durante o treinamento resistido com alto estresse metabólico Legenda: O acúmulo de H+ na célula muscular pode alterar a osmolaridade e ativar os canais de agua denominados aguaporina4 (AQP4). Com o canal aberto, a água do plasma entra no meio intracelular. O o 41 aumento na hidratação no meio intracelular promove o inchaço da célula muscular, gerando pressão contra a membrana celular. Sensores de volume detectam esta pressão e isto promove ativação de mTOR e síntese de proteínas nos ribossomos, com a finalidade de reforçar a estrutura celular. 2.11 Protocolos com ênfase em estresse metabólico Basicamente, para enfatizar o estresse metabólico em uma sessão ou em um determinado exercício resistido devese manipular a carga, o número de repetições e a pausa entre séries. Como detalhado anteriormente, para obter um alto estresse metabólico no treinamento resistido a carga deve ser moderada/baixa para que o número de repetições seja elevado. O tempo de contração prolongado potencializa o acúmulo de metabólitos (H+, Pi e Lactato) e redução da PCr. Para enfatizar o estresse metabólico, é importante que a pausa não seja o suficiente para restaurar as concentrações de PCr e remover os H+, garantindo, assim, uma maior dependência da glicólise anaeróbia com grande produção de lactato. Caso a pausa seja longa entre séries, o estresse metabólico é reduzido, pois há uma maior restauração da PCr e remoção dos H+. Portanto, para enfatizar o estresse metabólico no treinamento resistido devese utilizar as seguintes recomendações: carga moderada/baixa (3075% de 1RM); repetições entre 8 a 30; pausa moderada/curta (< 2 minutos) entre séries; Próximo ou até a falha concêntrica. 2.12 Métodos de treinamento com ênfase em estresse metabólico Os métodos no treinamento resistido vêm sendo utilizados como uma ferramenta para induzir uma variação de estímulos e, com isso, potencializar a hipertrofia muscular e os ganhos de força. Assim, os métodos devem ser explorados em alunos intermediários/avançados, uma vez que o treinamento resistido convencional é o suficiente para promover resultados em alunos iniciantes. Dropset o 42 A configuração do método dropset pode acontecer de diferentes formas. O método é caracterizado por realizar uma retirada de carga (~20%) após atingir a falha concêntrica. De maneira geral, a finalidade do método é atingir um maior volume (mais repetições) no treino, aumentando, assim, o tempo de tensão no músculo esquelético. A estrutura do método dropset com ênfase em estresse metabólico deve ser: carga moderada/baixa (3070% de 1RM); realizar as repetições até a falha concêntrica (por exemplo: 612); após a falha concêntrica, retirar em torno de 20% da carga; sem pausa, realizar repetições até a falha concêntrica novamente; pausa entre séries moderada/curta (12 minutos). Observem que a carga é moderada/baixa. Para realizar em torno de 6 a 12 repetições, após a falha concêntrica são retirados 20% da carga, permitindo realizar em torno de mais 34 repetições (aumento no tempo de contração). A pausa entre séries não deve ser o suficiente para restaurar os estoques de PCr e remover os H+. Portanto, com o tempo de contração elevado e pausas insuficientes para restaurar PCr e remover os H+, o estresse metabólico aumenta substancialmente. Assim, o dropset nestas características pode ser uma ótima ferramenta para provocar um grande estresse metabólico e com isso potencializar os fatores que fazem o estresse metabólico gerar a hipertrofia muscular (pump, liberação hormonal, produção de EROe lactato), como detalhado anteriormente. Clusterset O método clusterset é caracterizado por realizar um fracionamento na série. Ou seja, são utilizadas pequenas pausas entre as repetições até que seja alcançada a falha concêntrica. A principal finalidade do método é alcançar um maior volume de treino, pois, ao introduzir pausas entre as repetições, o número total de repetições executadas até a exaustão será maior comparado ao modelo tradicional (sem pausa entre repetições). Por exemplo, supondo que um indivíduo realize 12 repetições de maneira contínua com uma carga a 75% de 1RM, caso ele realize uma pausa de 5 segundos a cada 4 repetições repetição, o número de repetições na série pode chegar a 1620, aumentando assim o volume da série e o tempo de contração. Nesse método, utilizamse dois tipos de pausa, uma pausa de 510 segundos a cada 4 repetições, e a pausa entre séries (após a falha concêntrica) pode ficar em torno o 43 de 12 minutos. Importante destacar que uma série é considerada apenas quando atingir a falha concêntrica. A pausa entre séries não deve ser o suficiente para restaurar os estoques de PCr e remover os H+, permitindo um aumento do estresse metabólico. Assim, o método busca aumentar o tempo de tensão de contração sobre o músculo, por atingir maior número de repetições na série. Características do método clusterset com ênfase em estresse metabólico: carga moderada/baixa (3075% de 1RM); a cada 4 repetições, descansar 510 segundos, indo até a falha concêntrica; altas repetições por série (1030); 35 séries por exercício; 12 minutos de pausa entre séries. Alongamento entre séries O método alongamento entre séries vem sendo muito utilizado por fisiculturistas e praticantes do treinamento resistido. O método é caracterizado por realizar a pausa entre séries com o músculo agonista do exercício no estado alongado, podendo realizar o alongamento entre séries com a pausa total ou parcial. A principal finalidade do método é potencializar o estresse metabólico. A hipótese é que o alongamento entre séries pode aumentar ainda mais a liberação do GH, a hipóxia (redução de oxigênio muscular), produção de espécies reativas de oxigênios e o pump muscular. Entretanto, estudos crônicos são necessários para avaliar os efeitos deste método na hipertrofia muscular. Características do método alongamento entre séries: carga moderada/baixa (3075% de 1RM); altas repetições por série (1030); 35 séries por exercício; 12 minutos de pausa entre séries; alongamento do músculo agonista durante a pausa total ou parcial. Sarcoplasma stimulating training (SST) o 44 O SST é um método criado por um treinador chamado de Patrick Tour, no qual o método vem sendo aplicado em vários atletas de fisiculturismo. Embora ainda não haja evidências científicas sobre o SST, o método pode ser interessante para a hipertrofia muscular justamente pelo elevado estresse metabólico. A proposta do método é realizar muitas repetições com breves intervalos e ele tem como característica iniciar com uma carga alta para realizar em torno de 8 repetições máximas. Após isso, são utilizados 10 segundos de pausa e mais repetições são realizadas até a falha concêntrica. Esse processo é repetido até que o indivíduo consiga realizar apenas 1 repetição, e assim 20% da carga é retirada. Após a retirada da carga, o indivíduo volta a realizar todo o processo descrito anteriormente. Assim, a carga só é reduzida quando o indivíduo conseguir realizar apenas 1 repetição. Exemplo do SST passa a passo com duas retiradas de peso: carga moderada/alta (7590% de 1RM); 8 repetições até a falha concêntrica; 10 segundos de pausa; repetições até a falha concêntrica (por exemplo: foram alcançadas 5 repetições); 10 segundos de pausa; repetições até a falha concêntrica (por exemplo: foram alcançadas 3 repetições); 10 segundos de pausa; repetições até a falha concêntrica (por exemplo: foram alcançadas 1 repetição); retirada de 20% da carga; 10 segundos de pausa; repetições até a falha concêntrica (por exemplo: foram alcançadas 5 repetições); 10 segundos de pausa; repetições até a falha concêntrica (por exemplo: foram alcançadas 3 repetições); 10 segundos de pausa; repetições até a falha concêntrica (exemplo: foi alcançada 1 repetição); o 45 retirada de 20% da carga; o processo pode ser repetido até a carga estiver bem baixa. Observem que nesse método as pausas (10 segundos) não são suficientes para restaurar os estoques de PCr e remover os H+, permitindo um aumento do estresse metabólico. Na prática, esse método tem demonstrado ser muito eficiente em promover o inchaço celular (pump), justamente devido ao elevado estresse metabólico. German volume training (GVT) Uma sessão típica da GVT envolve a realização de 10 séries por exercício, executando 10 repetições (ou seja, 100 repetições) com carga em torno de 60% 1RM ou 20RM. Juntamente com esse alto volume de treinamento, a recuperação entre as séries é relativamente curta (~ 6090 s) para induzir maior estresse metabólico. Observem que neste método as pausas não são suficientes para restaurar os estoques de PCr e remover os H+, permitindo um aumento do estresse metabólico. carga moderada (60% de 1RM ou para realizar 20 repetições máximas); 10 repetições por série; 60 segundos de pausa; 10 séries por exercício. Referências ALLEN, D. G.; LAMB, G. 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